Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Дезинфектология / Цетлин В.М., Вилькович В.А. Физико-химические факторы дезинфекции-1.pdf
Скачиваний:
32
Добавлен:
07.10.2020
Размер:
17.02 Mб
Скачать

и алифатических изоцианатов. При избытке

полиэфира,

пластик сохраняет свои эластичные

свойства.

При

избыт­

ке изоцианата получается твердый

полимер трехмерного

строения.

Никитин,

В. В. Пахомова,

К. К.

Лунева [68)

П. И.

рекомендуют дезинфицировать изделия из поролона в ка­

мерах паровым и

паровоздушными

методами.

Мелкие

предметы

(губки,

игрушки) обеззараживаются

кипяче­

нием в течение 1 5-20 минут.

 

 

 

 

Влажные методы дезинфекции с применением раство­

ров хлорамина, осветленной хлорной извести и особенно

лизола малоэффективны и грубо изменяют механические

свойства

поролона, поэтому не

могут быть рекомендова­

ны

для

его дезинфекции. Эти

же авторы отмечают,

что

все

испытанные средства дезинсекции Щ %' раствор ДДТ

в синтетическом керосине, 5 %

эмульсия ДДТ, 10 %

дуст

гексахлорана) и суховоздушный метод камерной дезин­

секции никаких существенных

влияний на поролон

не

оказывают и могут применяться для систематической его дезинсекции.

10. М ЕТАЛЛЫ

Металлы - простые химические вещества, отличаю­

щиеся тем, что окислы их большей частью обладают

основными свойствами, т. е. в соединении с гидроксиль­

ными группами дают основания. Они способны замещать

водород

в кислотах с

образованием олей.

В

растворах

солей ионы металлов имеют положительный заряд.

Ха­

рактерной чертой металлов является их особенный

(ме­

таллический)

блеск.

 

 

являются щелочные ме­

Представителями металлов

таллы -

натрий, калий и др.,

щелочноземельные - маг­

ний, кальций и др., земельные - алюминий: - это лег­

кие металлы .

Железо, медь, серебро, платина и др., -

металлы

тяжелые. Платину,

золото

и серебро

за их

спо­

собность

не окисляться на

воздухе

называют

благород­

ными металлами. Все они тугоплавки, с трудом вступают

в соединения

(трудно

образуют

катионы),

плохо

рас­

творяются в

кислотах

и то

лишь

при условии одновре­

менного действия окислителя. Их окислы имеют слабо­

основные

свойства. Характерна

легкость, с

которой

соли

благородных

металлов

восстанавливаются до свободного

157

металла.

Вместе

с

тем при

осторожном

действии восста­

новителей часто

образуются

коллоидные

растворы. Кол­

лоидные

растворы серебра

обладают

 

бактерицидным

действием. Бактерицидны

также

соли

 

ртути,

серебра,

висмута.

Сплав

 

меди

с

 

оловом

называют

бронзой,

а сплав меди с цинком - латунью. Широкое распростра­

нение получили сплавы алюминия.

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для предохранения металлов от коррозии их покры­

вают лаками, лудят, никелируют или применяют цинко­

вание (оцинкованное железо). Некоторые металлы спо­

собны покрываться пленкой окисла,

предохраняющей

всю толщу от дальнейшего окисления. Эта так называе­

мая пассивность металла. Она характерна, например для

алюминия.

характерных черт наиболее распространен­

Одной из

ного металла - железа является способность при дейст­

вии кислорода воздуха ,и паров воды частично превра­

щаться в ржавчину. В состав ржавчины входят гидраты

окиси и закиси железа, а также основные углекислые

соли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Железоуглеродистый сплав называется чугуном. Чу­

гун обычно содержит примеси кремния, марганца, фос­

фора и серы. Чугун перерабатывается в сталь и желе­

зо. Ковкий сплав железа

с

углеродом называется сталью.

Нержавеющая сталь относится к так называемым леги­

рованным сплавам. В их составе

имеются специальные

присадки в виде никеля, хрома и других металлов.

 

Алюминиевые сплавы отличаюrея легкостью, стойко­

стью по

отношению к атмосферным влияниям, воде, кис­

лотам. Один из распространенных сплавов - дюралюми­

ний представляет

сплав алюминия

(54 % ), меди

(4,5 % ),

магния

(0,5%) ,

марганца

(0,5- 1 % ) и небольших коли­

честв железа и кремния.

металлических

 

предметов, под­

Свойства

окрашенных

 

вергающихся обеззараживанию, зависят в основном от

лакокрасочных материалов (см. ниже),

 

которыми

они

покрываются. Дезинфекция окрашенных металлических

предметов не вызывает особых затруднений, так как на

металлы

обычно наносятся такие лакокрасочные покры­

тия, которые

образуют плотные,

непористые,

гладкие

поверхности. При этом наносимые на металлы лаки

и

краски почти всегда обладают кислото- и щелочеупор­

ными свойствами.

Поэтому окрашенные

металлические

158

поверхности можно обеззараживать обычными дезинфи­

 

цирующими растворами. Даже простое

обливание горя­

 

чей водой хорошо окрашенных, гладких поверхностей

приводит к резкому снижению микрофлоры на них. Так,.

Р. В. Гальперова и Б. И. Гандельсман

(24], обеззаражи­

 

вая металлические спинки кроватей промыванием водой"

нагретой

до

40-50° ,

получили снижение микробного

·

числа до 76100 % .

 

 

 

 

 

 

 

­

В сравнительно редких случаях дезинфекции прихо-

дится встречаться с неокрашенными, чаще всего желез-­

ными, стальными, чугунными, а порой и алюминиевым ,­

дюралюминиевыми и другими сплавами. Так, при обез-­

зараживании посуды

(оцинкованные

и

неокрашенные·

ведра, тазы и пр.), некоторых поверхностей станков, ма-

­

шин, приборов, водопроводных труб, палуб кораблей,.

оружия в военной практике дезинфекционные растворы

наносятся на неокрашенные железные, стальные, чугун­

 

ные поверхности. Алюминиевые, дюралюминиевые и дру­

 

гие сплавы встречаются при дезинфекции приборов, са­

молетов, автобусов и в других случаях.

 

 

 

 

Сложность обеззараживания неокрашенных металли­

 

ческих предметов сопряжена с тем обстоятельством, что

под влиянием

некоторых дезинфицирующих средств

и­

в первую очередь хлорсодержащих препаратов металлы·

сначала окисляются, затем темнеют и, наконец, ржавеют.

 

Это

обстоятельство

отмечает

ряд авторов, в частности

В . Н.

Ковалев [5 1 ],

Н.

Ф. Соколова (97].

 

 

 

 

 

Следует также

отметить,

что

и некоторые инсекти­

циды, например,

хлорофос, также вызывают потемнение·

и порчу бронзовых, анодированных и никелированных

поверхностей.

в достижении

хороших

результатов

прИ'

Трудность

обеззараживании

неокрашенных

металлических

поверх­

ностей состоит в

том,

что иногда

эти поверхности

сильно­

загрязнены, покрыты техническими маслами, толстым·

слоем ржавчины. Поэтому при дезинфекции такие по­

верхности

следует возможно

лучше очистить. Здесь уме­

стно применение в первую очередь поверхностно-актив­

ных веществ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б. Л. Шура-Бура (121] рекомендует при обеззаражи-­

вании точных приборов и механизмов применять 7Q %-1

спирт, 3-5 %' растворы формальдегида

или перекиси

водорода.

При дезинфекции

вооружения

и транспорта,

1591

з раженного неспоровыми

микробами,

предлагается

при­

менение

3-5%

раствора

фенола,

4 %

раствора формаль­

дегида. Этот же

автор

 

считает

целесообразным

дезинфи­

цировать

самолеты и

подводные

лодки

влажным

методом

при

помощи

3-5%

 

раствора

перекиси

водорода с

экс­

позицией

30-60

минут.

поржавевших

поверхностей

ба­

При обеззараживании

ков,

цистерн

(танков)

на

морских

и речных

судах и

дру­

·гих

емкостей

 

для

 

питьевой воды

следует

 

применять

повышенные

концентрации

дезинфектантов.

 

 

С.

Н.

Чер­

кинский

и

Н.

И.

 

Трахтман

[ 1

1 8]

 

рекомендуют

при

дез­

J1нфекции металлических

резервуаров

методом орошения

наносить

на 1

м2

поверхности

0,3-0,5

л раствора

с

со­

держанием

200-500

мг/л

активного

 

хлора.

 

При

этом

результаты

будут

лучше,

 

если

предварительно

произве­

сти механическую

очистку

поверхностей.

 

металлов

и

Выше

отмечалось,

что

некоторые

 

соли

коллоидные

растворы

серебра

обладают бактерицидным

действием. Добавим

 

к

 

этому,

что

 

следы

золота,

серебра,

меди, свинца

и

других

тяжелых

металлов,

находящиеся

в воде, также бактерицидны.

Это

 

так

 

называемое олиго­

динамическое

действие

(от

греческих

 

слов

 

 

«олигос» -

следы и

«динамос»

-

 

действие,

т.

е.

действие

следов)

в основном

зависит

от

количества

 

катионов и

от

времени

контакта

их с

зараженной

водой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на­

Из различных

металлов

наибольшее применение

шло

серебро.

Степень

активности

 

серебра

тем большая,

чем

выше

к·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ионов

 

в

растворе.

 

При

этом

 

 

 

онцентрация

 

 

 

химически чистое

серебро

почти

не

обладает

 

бактерицид­

ным

действием,

поскольку

 

оно

 

в

воде

нерастворимо.

Л . А. Кульский

[58]

считает,

что

эффект

уничтожения

бактерий

препаратами

 

серебра

чрезвычайно

велик

.

Он

приводит

данные

В.

А.

 

Углова

о

том,

что эффект от

дей­

т

 

 

 

в

1750 раз

 

сильнее

действия

той

же

кон­

с вия серебра

 

центрации

карболовой

кислоты

и

в

 

3 1 /2

раза

сильнее

действия

сулемы.

Л.

 

А.

Кульский

 

отмечает,

что

действие

серебряной

воды

выше

 

действия

хлора,

хлорной

извести,

гипохлорита натрия

 

и

 

других

сильных

окислителей

 

при

тех же концентрациях.

 

По

 

мнению

этого автора, наиба­

.лее

эффективным

методом

 

приготовления

 

 

серебряной

воды

является

 

электролитический

метод

 

(обогащение

воды

серебром

при

помощи

 

электричества),

который

в последнее

время

получил широкое применение.

 

 

 

160

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л.

А.

I(ульский

и

соавторы

[59]

рекомендуют для

обез­

зараживания

воды

дозу

 

электролитического

серебра

в пределах

0,05-0,5

мг/л.

 

 

 

 

теорий

олигодинамиче­

Из

существующих

различных

ского

действия Л.

 

Б.

Доливо-Добровольский

[35]

выде­

ляет гипотезу

гибели

бактерий

в результате

адсорбции

положительно

заряженных

катионов отрицательно

заря­

женными клетками

бактерий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1 . ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лакокрасочные

 

материалы

состоят

 

из

следующих

составных частей:

 

пленкообразующих

веществ (пленко­

образователей),

пластификаторов,

растворителей,

разба­

вителей,

пигментов,

 

наполнителей

и

сиккативов.

 

 

Растворы

пленкообразователей

в

летучих

органиче­

ских растворителях

называются

лаками. Лаки

при

нане­

сении

их тонким

слоем

на

какую-либо

поверхность

через

некоторое время

высыхают,

образуя

твердую,

блестящую,

обычно прозрачную

пленку.

При введении в состав

лако­

красочных материалов,

кроме пленкообразующих веществ

и растворителей,

 

тонко

измельченных

 

нерастворимых

пигментов образуются

различные

краски.

 

 

 

 

в

лаки

Краски,

получаемые

путем введения пигментов

(масляные,

нитроцеллюлозные

и

др.),

называются

эма­

лями.

Д.ТJ я

приготовления

красок

применяют

олифу,

представляющую

собой высыхающие

масла

(льняное,

конопляное

и

др.),

полученные

путем

нагревания сырых

масел

в

присутствии сиккативов. Кроме натуральной оли­

фы, широкое

применение

имеют

различные

заменители.

Поясним отдельные

термины.

Пленкообразователями

называются

нелетучие

природные

или

 

искусственные

продукты, способные в

тонком

слое образовывать

аморф­

ную,

относительно

 

прочную

 

пленку,

 

закрывающую

сплошь

поверхность

того

или

иного предмета.

раство­

Под

пластификаторами

понимают

нелетучие

рители,

сохраняющиеся в

 

пленке

после

 

ее

 

высыхания

и сообщающие ей

эластичность.

Процесс

 

пластификации

пленкообразователей

заключ&ется

в действии

пластифи­

катора как

нелетучего

активного

растворителя.

 

 

Растворителями

 

называют

 

жидкости

,

применяемые

для растворения пленкообразователей и

 

исцаряющиеся

в процессе образования пленки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

161

Жидкости, которые не растворяют пленкообразовате­ ли, в отличие от растворителей называются разбавителя­

ми. Растворители для одних видов пленкообразователей иогут являться разбавителями для других. Обычно при­ меняются разбав_ители с более низкими температурами кипения, чем растворители.

Красящие вещества, не растворяющиеся в связующем веществе, называются пигментами, а растворяющиеся - красителями. Некоторые красящие вещества могут быть пигментами по отношению к одJН ому связующему веще­ ству и красителями по отношению к другому.

Назначение наполнителей в красочных лаках двоякое.

С одной стороны, они по своему прямому назначению разбавляют слишком насыщенные и нерастворимые осад­

ки красите.лей. С другой стороны, они способствуют боле полному осаждению красителя и лучшему его закрепле­

нию, а также препятствуют ухудшению его цвета и пиг­ ментных свойств.

Большинство пигментов и наполнителей выполняет только декоративные функции: благодаря своей непро­ зрачности они закрывают недостатки окрашиваемой по­ верхности или придают ей красивый вид [129].

В целях сокращения времени высыхания лакокрасоч­ ных материалов на масляной основе (олифа) к маслу добавляют в небольшом количестве вещества, ускоряю­ щие высыхание масла, - сиккативы.

Ниже приводится краткая характеристика и данные

из области применения основных лакокрасочных мате­ риалов.

Б и т у м н ы е л а к и. В качестве растворителей ис­ пользуются: уайтспириты, сольвент, скипидар, ксилол. Лак каменноугольный, а также лаки № 67, 68 приме­

няются для защиты изделий, не подвергающихся атмо­ сферным воздействиям. Лак № 177 обладает антикорро­

зийным и термостойким свойством, используется для покрытия машин, аппаратов, приборов. Асфальта-мас­ ляный лак № 103 используется для защитно-декоратив­ ного покрытия изделий, подвергающихся периодическим атмосферным воздействиям. Лак черный № 102/19 дает глянцевое покрытие, средней твердости, атмосферосто й· кое и теплостойкое (выдерживает температуру от -60 до + 250°) . Покрытие устойчиво к ,периодическим воз­ действиям воды, масла, бензина. Лак No 41 1 черный

162

кислотостойкий.

Покрытие

этого

лака

водостойкое,

устой·

чивое

к

серной

кислоте, нестойкое к

действию

бензинов.

М а с л я н ы е

м а т е р и а л ы.

Краски масляные тер·

тые.

Эти краски

состоят

 

из

сухих

красок

- пигментов

(охра, сурик,

белила

и пр. )

и

наполнителя

(шпат,

мел),

затертых с олифой. Тертые

масляные

краски выпускают·

ся

в виде густой пасты, требующей дополнительного

разведения олифой (густотертые краски) , а также в жид.

ком

виде - уже готовые к употреб ению. Тертые краски

применяются

для малярных

и

художественных

работ.

Для

малярных целей употребляются земляные (естест·

венные)

густотертые краски (охра, мумия, сурик, умбра) ,

а также искусственные (белила,

крон, зелень,

киноварь,

сажа и пр.) . Для окраски пола используются чаще всего

земляные краски

(охра и мумия).

 

 

 

 

Краска ЧБО защитная масляная, растворитель -

смесь

: натуральная олифа

(

25-3Q,% ) , сиккатив

(3-5 % ) ,

бензин. Образует покрытие атмосферостойкое,

эластич­

ное, механически устойчивое к воздействию солнечных

лучей, колебаниям температуры от -60 до + 70°

и пе·

риодическим

кратковременным

воздействиям

бензина ,

масла, неустойчивое к воздействию кислот и щелочей.

Эмаль

№ 1 5 1 7

 

черная матовая, образует

матовое по­

крытие,

механически прочное, средней атмосферостойко­

сти. Эмаль «муар 25» черная и эмаль «муар 1 0» защит­

ная

образуют

декоративные

(морщинистые)

покрытия,

механически прочные, средней атмосферостойкости, вы­

держивают температуру от -60 до

+ 70° .

Растворите­

лями

в

эмалях

 

являются:

 

уайтспирит, сольвент, скипи­

дар, бензин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К р а с к и м а р к и р о в о ч н ы е с п е ц и а л ь н ы е.

Краска

густотертая

«под слоновую

кость»,

раствори­

тель - смесь: натуральная олифа

(30 % ) ,

сиккатив

(3-5 %') , бензин. Применяется

для различных внутрен­

них и наружных отделочных работ. Белила

цинковые ху

дожественные, сажа газовая художественная представ

ляют

художественные масляные краски. Они состоят из

тонко растертых пастообразных смесей высших

сортов

пигментов со специальным связующим из препарирован

ного

растительного масла, воска и смол. В качестве рас­

творителей используются

уайтспирит и скипидар.

 

 

л и ф т а л е в ы е

м а т е р и а л ы состоят из пигмен­

товrи наполнителей во фталевом: лаке. Все глифталевые

169

материалы

изготовляются

на

 

глифталевых смолах. Это

продукты взаимодействия

фталевого

ангидрида с

глице­

рином. Покрытия обладают хорошими антикоррозийными

свойствами, хорошей адгезией, эластичностью и меха­

нической прочностью. В качестве растворителей исполь­

зуются сольвент, ксилол, уайтспирит, бензин.

А-8ф ко­

Эмали А-6ф

желтая,

А-7ф светло-зеленая,

ричневая, А- l

Оф

голубая, А-12ф черная и других цветов

образуют глянцевые, эластичные покрытия средней твер­

дости и

атмосферостойкости;

выдерживают температуру

· от -60

до

+ 70 ;

покрытия

 

горячей сушки

обладают

повышенными защиmыми своювами. Они

устойчивы

к периодическим воздействиям воды, масла, бензина.

Применяются для окраски деревянных и металлических

изделий.

 

 

зеленая, синяя,

 

серая, белая, «под слоно­

Эмаль 2 1 6

 

вую кость»

применяется

для

 

защиты изделий, подвер­

гающихся атмосферным воздействиям.

Образует

Эмаль АЛ-70 алюминиевая жаростойкая.

покрытие жаростойкое, механически прочное, атмосферо­

стойкое, неустойчивое к воздействию кислот и щелочей;

выдерживает rемпературу от -60 до

+ 400°.

 

 

М о ч е в и н о -

ф о р м а л ь д е r и д н ы е м а т е р и а ­

л ы. Лаки МЧ-52

и МЧ-26

представляют собой растворы

пластифицированной мочевино-формальдеrидной

смолы

в бутиловом и этиловом спиртах. При

этом в лак МЧ-52

прибавляется

раствор сольвента и уайтспирита, а в лак

МЧ-26 - этилцеллозольве. К обоим лакам непосредст­

венно перед нанесением

на поверхности прибавляются

кислотные отвердители (концентрированная соляная,

серная или другие 1шслоты) , а к лаку МЧ-52 прибав­

ляется также бутиловый спирт и ксилол.

 

 

Мочевино-формальдеrидные лаки стойки к темпера­

турным воздействиям. Например, лак МЧ-52 выдержи­

вает перепад от -35 до

+ 60°

 

и длительное охлаждение

до -35°. Сопротивляемость к

 

. истиранию у этих лаков

выше, чем у пленки масляной

краски. При воздействии

солнечных лучей лакированная поверхность длительное

время не

растрескивается

 

и не изменяет цвета. Не раз­

рушаются пленки лака от воздействия воды даже при

нахождении

в ней

до 10-12 дней.

Дезинфицирующие

растворы

в обычно применяемых концентрациях также

не оставляют

видимых

изменений.

Обладая

хорошей

164

адгезией

к древесине, водостойкостью, светостойкостью,

эластичностью

и другими положительными свойствами,

мочевино-формальдегидные лаки применяются для пре­

дохранения

 

и отделки ценных пород древесины в раз­

личных изделиях, для покрытия паркетных полов, пане­

.11ей в жилых

 

и других

помещениях.

 

 

 

 

 

на

П е н т а ф т а л е в ы е

материалы

изготовляются

полиэфирной смоле, получаемой при взаимодействии

фталевого

 

ангидрида

с пентаэритритом,

являющимся

многоатомным спиртом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эмали ПФ-57 кремовая, ПФ-64 серая, ПФ-67 крас­

ная, ПФ-68 черная, No 560 белая

образуют покрытия

глянцевые,

 

 

 

механически

прочные,

 

атмосферостойкие,

устойчивые к повышенной

 

влажности,

периодическому

воздействию минерального масла, бензина, морской во­

ды. Выдерживают температуру от -40 до

+ 70°. При­

меняются для

окраски изделий, находящихся в атмосфер­

ных условиях.

 

 

 

 

 

алкидная

образует

покрытие

Эмаль ПФ-28 черная

глянцевое, эластичное, средней твердости и атмосферо­

стойкости. Выдерживает температуру от -60

до + 70°.

Покрытие

 

горячей сушки

 

обладает

 

повышенными

за­

щитными свойствами: устойчиво к периодическим воз­

действиям воды, масла, бензина.

 

 

 

 

 

 

 

 

М а т е р и а л ы н а о с н о в е " ф е н о л о - а л ь д е ­

г и д н ы х

с м о л.

Наибольшее распространение получи­

ли фенола-формальдегидные

термореактивные

(резо"1

ь­

ные) материалы на основе фенольных

смол.

Они раство­

ряются

 

в

спиртах

и

хорошо

 

соединяются

с

маслами

и другими синтетическими смолами. Процесс превраще­

ния жидких

 

лакокрасочных материалов в твердую нерас­

творимую

массу

происходит

 

только

при

специальной

термической

обработке.

После

нее

покрытия

делаются

устойчивыми

к

щелочам,

кислотам и

другим

химическим

средам,

обладают

хорошей водостойкостью

и маслостой­

костью.

Однако

эти покрытия

обладают

плохой

адгезией

и хрупкостью.

 

 

Выпускаются

в

виде

 

лаков,

грунтов

и

эмалей.

 

и х

л

о р в и н и л

о

в

ы

е

м а т

е

р

и а

л ы

н а

о

с­

П о л

и о в е

в

и

н

и

л

о в

ы х

с

м

о

л.

Лакокрасочные

покрытия

на основе

 

виниловых,

перхлорвиниловых

и

акриловых

смол, на

основе сополимера хлорвинила

с

винилденхло­

ридом,

а

также

на

основе

полистирола

отличаются высо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

165

кой атмосферостойкостью, водостойкостью и устойчиво­

стью

к

агрессивным

химическим

средам.

Выпускаются

в виде

эмалей разного цвета. Применяются

для окраски

изделий,

используемых в

условиях атмосферных воздей­

ствий и морского тумана. Покрытие бензостойкое, устой­

чивое к периодическому действию кислот и щелочей, вы­

держивает

колебания температуры от -40

до

+ 64°.

Растворителями

 

являются уайтспирит, скипидар.

 

М а т е р и а л ы н а о с н о в е э ф и р о в а к р и л о­

в ы х

с м о л.

Эти

 

материалы

обладают

стойкостью

к старению, воде и щелочам. Используются для окраски

изделий, соприкасающихся с влажной атмосферой, а так­

же для окраски изделий массового потребления. Раство­

рителями являются смеси уайтспирита и ксилола

в со­

отношении 4 : 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Грунт Al(-01 белый применяется для окраски меди­

цинского

 

оборудования,

приборов и

изделий бытового

назначения. Эмаль БМl(-1 белая (выпускается также

зеленая, светло-черная, серо-голубая и др.). Покрытие

обладает

 

высокой

атмосферостойкостью.

Применяется

для

окраски пассажирских

самолетов и

других изделий

из дюралюминия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М а т е р и а л ы н а о с н о в е н и т р о ц е л л ю л о з ы.

Эти

красочные покрытия быстро высыхают, отличаются

высокой

твердостью, блеском, бензо- и

маслостойко­

стью. Широкий ассортимент нитроцеллюлозных мате­

риалов позволяет применять их для окраски всевозмож­

ных изделий из дерева и металла. Выпускаются в виде

различных

нитроэмалей,

цапонлака

(бесцветный,

чер­

ный, красный,

зеленый,

синий), нитролака бесцветного,

алюминиевой нитроэмали, грунтов и паст.

 

 

 

Э п о к с и д н ы е л а к о к р а с о ч н ы е м а т е р и а ­

л ы.

Эпоксидные смолы представляют собой новый тип

синтетических

 

продуктов

поликонденсации многоатом­

ных фенолов с эпихлоргидрином или дихлоргидрином.

Смолы

 

обладают

минимальной

пористостью,

хорошей

атмосферостойкостью,

влагостойкостью

и

теплостойко­

стью

(

до

+300

°

).

Покрытия, окрашенные

эпоксидными

 

материалами,

устойчивы

к

действию

щелочей

и кислот

(средней концентрации). Недостатком эпоксидных смол

является необходимость применения непосредственно пе­

ред окрашиванием специальных отвердителей для пере·

вода

термопластических и растворимых смол в неплавкое

166

ерастворимое

состояние.

В качестве

растворите.лей

и н

 

 

 

 

 

органические кислоты

и их

применяются многоосновные

ангидр

иды.

Выпускаются

в

виде смол, грунт-шпаклевок,

эмалей.

к л е е в ы е к р

а с к и. В отличие от приве­

С у

х и е

денных

выше материалов эти краски используются

в ви­

де водных

суспензий. Для

внутренней окраски помеще­

ний применяю'ГСЯ

земляные

 

(мел, охра,

сурик, мумия),

искусственные (крон, зелень, ультрамарин) ·и казеино­

вые краски разных цветов.

 

Для · лучшего закрепления

кр·асок на поверхностях в их раствор прибавляе'ГСЯ

клей.

:Побелка потолков и стен производится мелом.

Про­

сеянный мел смешивают

с водой ( 1 кг

мела на

1,5 л

воды) и добавляют клей

(0,5 % ), предварительно раство­

ренный в горячей воде. Иногда просеянный мел закра­ шивают цветными пигментами - кроном, зеленью и пр.

l(азеиновые краски выпускаются разных цветов в ви­ де готовой смеси (мел, пигмент, клей и медный купорос). Они предназначаются не только для покраски стен внутри помещений, но и для покраски фасадов.

l(ачества лакокрасочных материалов определяют свойства поверхностей тех предметов, на которые они наносятся. За исключением сухих клеевых и в том числе казеиновых красок большинство лакокрасочных мате­ риалов образует плотные и гладкие покрытия, почти лишенные пор. Микробы, выделяемые источником ин­ фекции и попадающие на окрашенные и.ли лакирован­ ные предметы, как правило, находятся на их поверхно­ стях.

·

Внедрение в толщу отделочных материалов благо­

даря

плотности и

отсутствию пор крайне

ограничено.

В

силу

этого уничтожение

возбудителей на

тщательно

по;п:готовленных (шпаклевка

и другие виды подготовки)

и

хорошо окрашенных

поверхностях

не

сопряжено

с трудностями. Такое заключение подтверждается повсе­

дневным

бактериологическим контролем

и работами

ря-

да

авторов [2 1, 49,

55].

 

 

·

·

 

 

Процесс обеззараживания на окрашенных поверхно­

стя·х · чаще всего зависит

от

iroгo, как нанесен дезинфек­

тант и достаточны ли концентрация и экспозиция . по

отнщuению к конкретному возбудителю. В ряде случаев

на

очень

гладких

поверхностях микроорганизмы

без

особого труда удаляются механическими ·приемами.

 

167

Однако, ввиду того. что лакокрасочные материалы могут разрушаться под ВЛ'Иянием тех или иных дезин­ фекционных средств, следует учитывать свойства.

12. ПОЧ ВА

Почва - самый поверхностный слой земной коры. Она представляет собой сложный комплекс органических и ми­ неральных соединений. В почве протекают процессы раз­ рушения органических веществ животного и растительно­ го происхождения, а также образуются новые соединения.

На севере Советского Союза встречаются тундровые почвы, покрытые торфом, мхами, кустарниками, низко­ рослыми деревьями. К югу от них и в большей части Сибири находятся подзолистые почвы, состоящие из кварца, покрытого перегнойнокислым слоем истлевших растительных остатков. Они богаты смолами и дубиль­

ными веществами. Южнее степной области расположена черноземная почва зернистой структуры. В лесистых

местах преобладают серые лесные почвы. К югу от черноземных почв расположены пустынностепные каш­ тановые почвы. В Казахстане, Средней Азии, Азербайд­

жане встречаются бурые, песчаные, солонцовые почвы.

По составу различают каменистую, гравелистую хря­

щевую, песчаную (более 80 % песка и менее Щ%' глины) ,

супесчаную

( I0-30% глины) , мелкосуглинистую (30-

5 %: глины) ,

суглинистую (50-80% глины) , глинистую

(более 80%

глины) , известковую (более 20%• ·извести) ,

меловую, дёсс (метшй песок с известковой глиной) , чернозем (более 20% гумуса) , торф и др.

Почву образуют различной величины зерна (частицы) и промежутки между ними - поры.

Диаметр зерен почвы по мере убывания его величи­ ны можно представить следующим образом:

Кам11и

rа. ька .

10-20 см

Крупная

н более

7-10 см

Окатанная

»

6-7

,.

Jt

l(рупный гравий

2,5-5

 

Мелкий

»

8-10 мм

Крупный

хрящ .

7-8

Jt

Средний

Jt

 

Jt

J

 

4-7

J

Мелкий

 

 

2-4

 

 

 

 

 

Крупный

песок . .

Средний

 

(дорожный

песок

песок :

Мелкий

 

 

Глинистый песок

(пыль)

 

 

Глина .

 

Гумус

 

 

)

.0,5-2 МИ

0,3-0,5 1t

0,2-0, 3 1 t

0,01-0,2 1t

Менее О,01 •

Jt 0,001 •

168

 

Величина пор в почве зависит от размера и распо­

ложения

зерен. В однородной почве поры тем больше,

чем больше зерна. Самые крупные поры имеются в ка­

менистой

почве, очень мелкие - в глинистой, самые

мелкие

- в торфяной

почве.

На

величину

пор

почвы

влияет также форма

ее зерен, особенно неоднородность­

·почвы, при которой поры между крупными зернами за­

полнены зернами более мелкими.

 

процентах

 

Сумма всех пор

почвы,

выраженная в

к общему объему ее, составляет общий объем пор поч·

вы.

В отличие

от величины

пор

общий объем их тем

больше,

чем величины зерен почвы меньше. Например,

в

крупнозернистой

песчаной почве общий

объем пор

составляет около 40 % , в

глине -

45-53 % , в торфе ­

до

 

·

На общий объем

пор почвы оказывает

 

также

85% .

 

большое влияние расположение ее зерен. Особенно резко

он уменьшается в смешанной почве.

 

 

 

 

Проницаемость почвы для воздуха зависит от вели­

чины пор почвы, а не от общего объема пор. Проницае­

мость

воздуха

возрастает

с повышением атмосферного

давления и уменьшается

с

увеличением толщины слоя

почвы и ее влажности.

Вода, заполняющая поры, вы­

тесняет из них воздух и мешает ему проникнуть в почву.

Если все поры почвы заполнены водой, особенно льдом,

прохо,ZtИмость для воздуха прекращается.

 

 

 

 

Движение почвенного воздуха и обмен его с атмо­

сферным воздухом происходят постоянно под влиянием

разницы температуры и колебания атмосферного дав­

ления.

При повышении последнего, а также при

 

пони­

жении

уровня

почвенных вод

наружный воздух

входит

в поры почвы.

При понижении атмосферного давления,

повышении уровня почвенных вод и ветрах, особенно

дующих

по касательной к поверхности почвы, воздух ее

поднимается и выходит из почвы. Сырые и мелкозерни­

стые почвы вентилируются очень плохо.

 

 

 

 

Чем крупнее поры почвы, тем меньше трения испы­

тывает вода, фильтрующаяся через нее. Поэтому

круп­

нозернистые почвы обладают большей фильтрационной

способностью. Мелкозернистые почвы плохо пропускают

жидкости. На глинистой и торфяной почве вода легко

задерживается. Проходимость почвы для воды

 

облег­

чается при увеличении давления, под которым она

фильт­

руется,

и при уменьшении толщины слоев почвы.

Раз-

/69

рыхление верхних слоев почвы значительно повышае1 ее ·водопроницаемость, а уплотнение замедляет ее.

Почва обладает поглотительной способностью - водо­ емкостью. Она обусловливается адсорбцией на огромной

поверхности почвенных зерен. Водоемкость тем больше,

чем меньше величина пор почвы и

чем больше общий

объем их. Поэтому чем

более мелкозерниста почва,

тем

больше ее водоемкость.

Средний песок задерживает

47 % '

воды, мелК!ИЙ -

6 5 % • Водоемкость

почвы,

кроме того,

повышается при

увеличении в ней

числа

перегнойных

и коллоидных частиц, которые впитывают воду и набу­

хают,

а также с увеличением

содержания

различных

солей.

 

 

Чем более

Почва обладает капиллярным строением.

мелкозерниста почва, а потому

более мелкопориста, тем

тоньше ее капилляры. Крупнозернистые почвы подни­

мают

воду быстрее, но на небольшую высоту. Самыми

тонкими капиллярами отличается наиболее

мелкозерни­

стая почва - торф. В этой почве вода поднимается на наибольшую высоту. В каменистой почве, в которой поры очень крупны, подъема воды практически не на­ блюдается.

Свободные поверхности почвенных зерен составляют

огромную поверхность, обладающую способностью ад­

ше ее гигроскопичность. Последняя увеличивается еще

при наличии в почве перегнойных и коллоидных веществ,

а также при большой влажности атмосферного воздуха.

Чем больше гигроскопичность почвы, тем больше водя­

ных паров воздуха

она сгущает на поверхности своих

зерен, тем легче и

больше отсыревают поверхностные

слои ее. Большой гигроскопичностью отличаются глини­

сорбировать водяные пары воздуха и сгущать их в порах

почвы. Чем более мелкозерниста почва, тем относитель­

но больше поверхность ее зерен и, следовательно, боль­

стые и гумусовые почвы, содержащие органические ве­

щества.

Больше

всего

поглощают

воду

коллоидные

вещества почвы. Минимальной гигроскопичностью обла­

дают почвы крупнозернистые, свободные от

загрязнений

населенных мест.

 

 

 

 

меньше ее

Почва

тем больше задерживает влагу и

испаряет в атмосферный воздух, чем более она мелко­

зерниста

(более

мел·копориста),

чем светлее ее

цвет, чем

меньше на ней

растительности

и чем

больше

она осве-

170

щ

е

с

я

солнечными

лучами

и

подвергается

действию

а

т

 

влаги

с

поверхности

почвы умень­

ветl)ОВ.

Испарение

шается также при

наличии

в ней

растворимых солей,

увеличивающих ее

гигроскопичность,

при большой влаж­

ности окружающего

воздуха, при интенсивном

·смачива­

нии

ее дождями и талым снегом и при уменьшении ее

испаряющей способности.

 

 

 

 

составом

и строе­

 

Свойства почвы,

обусловленные ее

нием, характеризующиеся влагопоглощением, фильтра­

цией, капиллярностью, гигроскопичностью ·и др., разу­

меется,

следует

учитывать

при ее

обеззараживании.

Поведение почвы по отношению к растворам дезинфи­

цирующих средств, многие из которых близки по своей

молекулярной природе

к воде,

аналогично

ее отношению

к чистой воде.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вместе с тем следует также помнить, что в почве

постоянно находится огромное количество бактерий,

грибков,

водорослей,

простейших. При этом подавляю­

щее число почвенных бактерий - спороносные. Чем

больше почва загрязнена продуктами жизнедеятельности

человека

и животных, тем больше она содержит микро­

организмов, в том числе патогенных. В 1 г загрязненной

почвы населенных мест могут быть обнаружены милли­

арды бактерий"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Патогенные микробы, попадая в почву, встречают

неблагоприятные условия, а потому видоизменяются или

гибнут. Сроки выживания вегетативных форм микробов

в почве зависят от многих причин: от устойчивости ми­

кроорганизмов,

от наличия в

почве

микробов-антагони­

стов, в первую очередь сапрофитов, от физико-химиче­

ских

 

свойств

почвы,

от глубины попадания патогенных

 

 

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

микробов и от ряда других условий. Анаэробные споро­

образующие

бактерии

очень

долго

выживают

в почве.

Ряд

авторов

отмечает

сохранность в

 

почве сибиреязвен­

ных

 

бактерий

в течение

десятков

 

лет.

По

данным

К

А. Миротворского

[64],

в

 

почве

при

благоприятных

условиях

вла

ж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ности, температуры, наличии питательных

веществ

и т.

п. споры сибиреязвенной бациллы могут

прорастать, размножаться и снова превращаться в споры.

 

Обеззараживание почвы на больших площадях может

иметь место во время войнJ>I при применении противни­

ко

 

 

 

 

 

 

 

оружия.

 

При этом,

как

отмечает

м биологического

 

Б.

Л. Шура-Бура

[121], зараженная

почва может слу-

171

жить причиной заражения людей, спустя длительное время после применения противником бактериальных средств.

В. И. Вашков, Т. И. К:алугина и соавторы [ 1 8] счи­ тают, что легче всего обеззараживается песчаная почва, бедная органическими веществами. Наиболее трудно поддаются обеззараживанию черноземы. Эти же авторы предложили для обеззараживания почв применять активированные растворы хлорсодержащих препаратов.

Б. Л. Шура-Бура [ 1 2 1 ] для обеззараживания мест­ ности рекомендует механические приемы, заключающие­ ся в снятии верхнего слоя почвы вручную (лопатами) на глубину 3-4 см или при помощи дорожно-строительных и других машин (грейдер, скрепер, бульдозер) на глу­ бину 7-8 см. В зимнее время снеговой покров рекомен­ дуется удалять лопатами или посредс твом снегоочисти­ те.11 ей (рыхлый снег - на глубину 20 см, уплотненный -

на 3-4 см) .

r п 11 . 11 х

РОЛ Ь ФИЗИКО­ ХИМИЧ ЕСКИХ ФАКТОРО В В ПРО ЦЕССЕ ОБРАБОТКИ

ПО В ЕРХНОСТЕН

 

 

 

При

рассмотрении вопросов,

связанных

с

·

дезинфек­

цией

поверхностей

в

широком емысле слова, необходимо

прежде

всего

учитывать

среду,

в

которой

 

находятся

обрабатываемые предметы.

Очевидно,

что

подлежащие

обработке поверхности могут находиться в

герметически

ограниченном пространстве (дезинфекционная камера)

,

помещении

или

вне помещения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условия,

с о

собствующие достижению контакта меж­

ду

п

препаратом и возбудителем

инфекции или

его пере-

- носчиком

будут определяться

тактикой обработки,

ди­

намикой

распространения

препарата

в

среде,

 

где нахо­

дятся

 

поверхности,

есл

и

используются

дисперсные

си

стемы,

поведением препарата

на поверхностях. В свою

очередь

тактика обработки зависит от конкретных усло­

вий

внешней

среды и

особенностей

распространения

препарата в ней. Однако

во

всех

случаях

существен­

ную роль будет играть поведение препарата

на поверх­

ностях.

дезинфекции

мы

встречаемся с

явлениями,

про­

и

 

х

При

с

д

ящими на

п

оверхностях раздела,

в поверхностных

 

 

о

 

сл

оях

на границах

различных фаз,

образующих сис

те

­

му,

- так

называемыми поверхностными явлениями.

 

 

 

 

 

 

М

ы

 

о

полагать,

что в основе процессов,

обу-_

 

 

 

 

скл

нны

словливающих

достижение

контакта

между

активно

действующим веществом

 

и

возбудителем или

перенос­

чиками

инфекции

 

в

про

цессах

дезинфекции

лежат

мо­

лекулярно-поверхностные

 

явления,

т.

е.

своеобразные

явления

взаимодействия

молекул

на

различных поверх­

ностях раздела.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

173

1 . Н ЕКОТО РЫ Е ОСОБЕ Н НОСТ И

 

 

 

 

 

ОБ РАБОТК И ПО В ЕРХНОСТЕН

 

 

 

 

 

В ПОМЕЩЕН ИЯХ

 

 

 

 

 

 

 

Обработка

поверхностей,

находящихся в помещении.

может

быть

произведена ор шением или

протиранием

 

 

 

 

 

 

о

предварительно пе­

либо нанесением на них препаратов,

реведенных в

дисперсное состояние.

Наиболее прогрес­

сивным

методом, с различных точек зрения,

является по­

следний путь-применение препаратов в виде аэрозолей .

В

случае обработки поверхностей при помощи аэро­

золей

нанесение химикатов

может

быть

осуществленС>

двумя способами : l ) путем

направленного

нанесени я

препаратов, 2)

за

счет осаждения частиц

на

поверхно­

стях

из

объема,

в

котором с

помощью

генератора было

создано

аэрозольное облако.

В первом

случае

осаждение

происходит за счет инерции частиц, во втором транспорт

химиката к цели может иметь место в связи с различными причинами. . .

При дезинфекции или дезинсекции, если пользуIQтся достаточно производительной аппаратурой, обычно по­ мещение быстро заполняется требуемым количеством аэрозоля, после ч rо подача ero прекращается и проис­ ходит относительно медленное оседание частиц.

В любом n.омещении воздух всегда находится в бес­ порядочном движении, вызванном конвекцией. Последняя в свою очередь происходит вследствие различия темпе­ ратур в отдельных местах среды rи вызванного им разли­ чия плотностей. Средняя скорость конвекционных токов в комнатах составляет несколько сантиметров в секун­ ду [ 1 1 1 ]. Эти токи непрерывно перемешивают воздух в помещениях. В результате такого перемешивания аэро­ золи с частицами размером менее 1 0 мк, скорость осаж­

дения которых под действием силы тяжести значитель­ но меньше скорости конвекции, перемешиваются столь же интенсивно, как и воздух, так что их концентрация практически одинакова во всем объеме помещения. Однако частицы осаждаются главным образом ·на гори­ зонтальные поверхности и поверхности, проектирующие­ ся на горизонтальную плоскость. В качестве примера приводим данные [38] о распределении отложений аэро­ золя на различных поверхностях в камере объемом 1 ,2 м3 и комнате объемом 68 м3 (табл. 9).

174

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Та б л ица 9

 

 

 

 

 

 

 

Распреде.пен ие от.пожениА

азрозо.пя

 

 

 

 

 

 

 

 

на раз.пичных поверхностях

 

 

 

 

 

 

 

Обрабаты ва е­

 

 

 

Отложения аэрозол я в %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стены

 

 

 

 

 

 

 

 

мый

объект

 

пото.,ок

 

no.ri

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К а мера

0 , 005-0 , 03

8 , 5- 1 2

88-9 1 , 5

 

 

 

 

 

Комнат а

 

 

0 , 003

8 , 4

 

9 1 , 6

 

 

 

 

ях

Неравномерrность отложений аэрозолей в помещени­

обусловлена тем, что практически факторами, вызы­

вающими перемещение аэрозольных частиц в закрытых

помещениях, являются конвекционные токи и сила тя­

жести.

Под действием

 

силы тяжести

част.ица

 

может

двигаться

только в вертикальном направлении, поэтому

в процессе

разрушения

аэрозлей

их частицы

могут

осаждаться под действием силы тяжести

только

на

горизонтальные поверхности и поверхности, проектирую­

щиеся

на горизонтальную плоскость. Что касается кон­

векции, то составляющая скорости конвекционных то­

ков,

направленная

перпендикулярно

по

отношению

к

вертикальным

поверхностям,

непостоянна и убывает .

по

мере

приближения

к ним,

становясь

равной

нулю

на самих поверхностях. А так как могущие

перемещаться

с конвекционными токами частицы имеют малую массу,

то рассчитывать на их осаждение на вертикальных

поверхностях за

счет

инерции

не приходится.

Следст­

вием изложенного и является известный факт, что

на

вертикальных поверхностях, в

частности

на

стенах

по­

мещений, получаются редкие и поэтому малоэффектив­

ные или быстро теряющие свою активность осадки.

 

 

По-видимому, перспективным путем, который может

привести к использованию аэрозолей при обработке

поверхностей помещений, когда имеет

место

осаждени'е

11астиц на поверхностях из объема, является примене­

ние униполярно заряженных аэрозолей.

Явление

электро­

статического рассеяния, возникающее при униполярной

электризации аэрозоля, способствует повышению равно­

мерности

обработки помещения. Так, при электризации

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

аспыляемой жидкости процент отложений на потолке

комнаты возрастал с 0,003 до 8,9,

на стенах с

8,4

до

175

30,9 [38)

. Следует подчеркнуть, что электризация в боль­

шей степени влияет на осаждение мелких частиц, тогда

как в отношении крупных частиц в силу их большей

массы и вследствие этого определяющего влияния на

их поведение силы тяжести эффект менее заметен.

 

Наряду с описанным механизмом осаждения частиц

.следует

отметить, что отложение химиката

может проис­

ходить

за

счет

разности температур поверхности и

воз­

.духа. При этом имеет место явление, носящее название

термопреципитации

(теплового

осаждения).

В связи

,с этим

 

явлением

на стенах

у отопительных

батарей

образуются видимые

осадки

пыли. При

паровом

или

·водяном отоплении воздух в помещении теплее, чем сте­

ны.

Поэтому

они с

течением

времени

покрываются

-равномерным налетом пыли. Явление обусловлено тем,

что вследствие неодинаковой бомбардировки молекула­

ми с противоположных сторон частица аэрозоля дви­

гается по направлению падения температуры и оседает

·на поверхностях, имеющих пониженную температуру.

Скорость

движения частиц

возрастает с

увеличением

-изменения

температуры на единицу длины пути

(гра­

диента температуры). При большом градиенте темпера­

туры сила, действующая на частицу, может превышать

силу тяжести. Если используют генератор термического

типа, то поток теплого воздуха

поднимается вверх, сте­

. лется по потолку, затем опускается вдоль стен и

воз­

вращается

к

генератору.

При этом

возможны

лишь

небольшие разности температур, способствующие оседа­

нию частиц на более холодных стенах и потолке. Однако

-если

разность

температур

может непрерывно поддер­

живаться в течение нескольких дней или

недель, то на

потолке и стенах появится тонкий слой осадка. На полу

осадки образуются из более крупных частиц. Если же

нет

требуемого

градиента температуры

или если гради­

·ент

сохраняется

слишком

короткое время,

то осадки

появятся только на полу и горизонтальных поверхно­

стях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Целью аэрозольной обработки является уничтожение

вредных

организмов не только на открытых поверхно­

стях

помещения,

но и в различных укрытиях

и глухих

щелях, что также связано с определенными затруднения­

ми. Аэрозоли с размером частиц порядка 1 мк практи­

чески

не проникают

в глухие

 

щели,

тогда

как

газы

176

быстро диффундируют в щел

и [39].

Поэтому для успеш­

ной обработки закрытых помещений необходимо, чтобы

аэрозоль содержал

летучую

токсическую

компоненту для

фумигации

 

щелей и

прочих

укрытий.

оль

 

 

нстве случа в

 

 

Им

ея

 

в

 

виду вс

е

 

изложенное,

в

б

ши

приходится

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

обрабатывать

 

поверхности

 

путем

направ­

ленного нанесения

 

аэрозолей

препаратов.

П

ри

этом

наибольшую

роль при

создании

осадков играют

силы

инерции,

 

так как они способствуют продолжению посту­

пательного

 

движения взвешенных частиц, на перемеще­

ние которых оказывает влияние сопротивление

воздуха.

П

ри обработке поверхностей,

на

которых

микроорга­

низмы

практически

неподвижны, необходимо ,равномер­

ное

покрытие

 

всей

 

поверхн

 

сти.

В

случае

применения

дисперсных

 

 

систем

 

 

 

 

 

 

о

 

по.лного

 

покрытия

 

по­

 

 

 

достижение

 

 

верхности будет зависеть от поведения частицы в момент

соприкооновения

ее с обрабатываемой поверхностью. При

этом

будут

 

 

иметь

значение

 

скорость частицы,

которой

она обладает при достижении поверхности, и силы взаи­

модействия частицы с поверхностью. Если составляющая

скорости частицы, направленная перпендикулярно

к

 

об­

рабатываемой

 

поверхности,

 

будет

велика,

то

частица за

счет упругого

 

удара может

 

отскочить обратно.

 

 

 

 

 

 

 

Однако,

 

покидая распыливающее

устройство, частица

должна

 

обладать

 

достаточным

запасом

 

кинетической

эf!:ергии, чтобы преодолеть

сопротивление

воздуха

и до­

лететь

до

поверхности.

При повышении

 

степени

дисперс­

ности ча

 

тиц

расход

п

епара

 

а

на

покры

 

ие

поверхнос

т

ей

может

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

т

 

давно и

т

 

 

 

 

 

 

 

быть снижен.

 

Этот факт

 

хорошо

известен

из

практики нанесения лакокрасочных покрытий.

Вряд

л

 

целесоо

б

разным

 

б

ыл

использование аппарата

типа

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ясно,

 

что

гидропульта

 

для окрашивания поверхностей.

 

нормы на расход препаратов,

при прочих равных

усло­

виях,

 

будут

 

определяться

 

размером частиц

химиката.

Так,

на

окраску поверхности путем

полива

струей,

что

является

 

гиперболизированным

примером,

пошло

 

бы

одн

количест

 

о красителя,

 

 

при

мелкодисперсном

 

оро­

 

 

о

 

 

 

со

 

 

 

в

енно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ш

ении

-

 

в

ер

ш

другое.

 

В

связи с

этим

нам кажет­

ся,

что

установление

норм

 

расходов

 

 

препаратов

при

обработке поверхностей б

удет

иметь

больший физиче­

ский смысл, если в

 

каждом

 

отдельном случае оно

будет

отнесено

 

к

 

соответствующим

размерам

 

частиц,

наноси­

мым

на поверхности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

177

 

При

обработке поверхностей в каждом отдельном

случае,

определяемом конкретными условиями внешней

среды, должны быть использованы частицы определен­

ных размеров. Так, при обработке удаленн:ых поверх­

ностей использование

слишком мелких частиц прив·едет

к значительной

потере

препарата

за счет

рассеяния

химиката

в воздухе - повышенной

скорости

их испаре­

ния и уноса конвекционными юками. Невозможно зара­

нее

точно сформулировать требуемую диспероность

аэрозолей

для всех

случаев

обработки

поверхностей

в помещениях. Исходя из приведенных соображений

весовой медианный диаметр частиц должен составлять

в данном случае десятки микронов.

 

 

 

 

В

качестве

одного из основных требований к аппа­

ратуре для генерирования аэрозолей должно быть по­

став.лено

условие возможности управления ею с точки

зрения регулирования

производительности.

и дисперсно­

сти получаемых аэрозолей. При этом весьма

желательно

максимальное снижение степени полидисперсности обра­

зуемой

системы. Полидисперсность аэрозол,ей обуслов­

ливает трудности в управлении ими, вызывает непроиз­

водительные расходы препаратов. Если капли некоторо­

го

среднего

размера, образуемого опрыскивателем,

обеспечивают

оптимальный эффект, то более мелкие и

более крупные капли, присутствующие в полидисперсном

аэрозоле,

неизбежно обладают меньшей эффективностью.

Например, для одного из случаев обработки был уста­

новлен оптимальный размер частиц 5 мк. Однако если

99 % числа частиц имеют

диаметр 5 мк, а

11%: - 50 мк,

то расход вещества увеличится без

улучшения биологи­

ческого действия препарата в

1 0 раз против того коли­

чества,

которое пошло бы на образование

частиц оди­

накового размера [ 147].

 

 

 

 

 

2.

Н ЕКОТО Р Ы Е ОСОБ Е Н НОСТ И О Б РА БОТК И

 

 

ПО В Е РХНО СТЕН В П Р И РОДЕ

 

 

 

 

 

Теоретически

процесс осаждения частиц из облака

аэрозоля на поверхности разработан недостаточно, по­

этому приве.Щем

лишь

некоторые основные

полчжения (4}.

 

Аэродинамика 'Взвешенных 1в воздухе частиц препа­

ратов

и

в особенности скорость оседания

этих частиц

в зависимости

от их величины и атмосферной турбулент-

178

ности

определяют

важнейшие

показатели

обработки

степень оседания препарата

на

обрабатываемый уча­

сток,

величину потерь (сноса) химиката, ширину рабо­

чеrо захвата и, в конечном счете, эффективность

обра ­

ботки

{93].

 

 

 

 

дезинфекции

и

дезин­

Опыты показывают, что для

секции необходим сравнительно

небольшой

слой препа­

рата, если его равномерно распределить по

поверхности .

Этого

можно

достичь тем легче,

чем ,мельче,

например,

капли в обла,ке тумана.

Так, из практики

обработки

аэрозолями фруктовых садов

известно

[ 1 45], что за

счет

уменьшения

втрое

диаметра

капель

расход

химиката

может быть

снижен в 1 0

раз при оохранении той

же

эффективности обработки.

Однако с уменьшением

раз­

,мера

капель

ухудшается их осаждение и

уменьшается

коэффициент

использования химиката.

Это

обусловлено

тем,

что траекторией ,падения ,крупных капель

можно

1В значительной ·степени управлять, мелкие же капли

практичес·ки

неу,правляемы.

 

 

 

 

 

 

 

Изыскание оптимальной дисперсности капель рас · творов препаратов определяется не только состоянием атмосферы и лучшим ра·спределением капель по обра­ ботанному участку, но также и большей удельной по­ верхностью капель, обусло·вливающей большую степень их ,контактной токсичности.

В зависимости от характера обрабатываемого объек­ та и условий, при которых ведется обработка, опти­ мальный размер капель, составляющих облако тумана,. должен изменяться. В связи с обилием возможных объ­ ектов обработки не может быть общего решения. Вы­ падение капель из облака тумана в приземном слое атмосферы происходит под действием силы тяжести: (стоксова скорость осаждения) и под действием силы, возникающей вследствие турбулентного расширения воздушного потока. При этом чем больше скорость вет­ ра, тем больше турбулентная и меньше стоксова ско­ р·ость осаждения. Последняя ,возрастает с увеличением размера взвешенных частиц, в то время как турбулент­ ная скорость осаждения ,одинакова для всех частиц.

Таким образом, при большом ,ветре все капли незэ­ ,висимо от их размеров осаждаются с одинаковой с-ко­ р·остью. Но под действием турбулентного ра,сширения потока при большой скорости ветра к поверхности зем-

179

ли направляется только половина взвешенных капель,

вторая же половина поднимается вверх и уносится воз­

душным потоком. Следует

учесть и то обстоятельство,

что ,колчест.во 1вещест:ва,

осаждающегося на единицу

и

 

площади под дейст,вием турбулентного потока, си.,ьно

уменьшается

по

мере

удаления

от

источника

аэро­

золей.

 

 

 

 

 

 

 

 

Если же облако тумана, созданное на некоторой вы­

соте от

поверхности земли, относится слабым ветром,

то под действием силы тяжести вначале осаждаются

крупные

кашш, затем более мелкие и т. д. Теоретически

можно создать в облаке тумана такое распределение

капель по размерам, при котором на всей заданной глу­

бине будет осаждаться одинаковое количество вещест­

ва на единицу площади.

 

целе•сообразно ве­

В болышинстве 1случаев обработку

сти .при значительном ветре, причем турбулентность ока­

зывает сущест,венное влияние на осаждение капель. Это

влияние можно уменьшить за счет увеличения капель,

но в последнем случае ухудшается качество обработки.

Таким

образом, в зависимости от условий и объекта

обработки

изменяется оптимальный размер капель, из

которых

должно состоять облако тумана. Надо иметь

в виду, что обеспечить равномерное покрытие поверх­

ностей химикатами ка:к в помещениях, так и в открытой

природе - зада•ча ·весьма •сложная. Это же ,следует из

всего многолетнего опыта работ по защите растений.

В процессе обработки поверхностей в природе тума­

ны по сравнению с ду;стами имеют

ряд преимуществ.

При применении дустов коэффициент иапольз1ования хи­

микатов

сра;внительно низюий, ибо мелкие кру:пинки,

особенно

при

длителыном хранении, слеживаются, обра­

зуют более кру пные агрегаты, что ухудшает равномер­

ность покрытия поверхности препараrом.

 

Распылить жидкость легче. Ее распыление всегда про­

изводится непосредственно при обработке объектов хими­

катами. Капли жидкости

, попадая на поверхности, лучше

прилипают к ним. В данном случае, как пра1вило, силы

адгезии

больше,

нежели в случае

применения

дустов.

При бла•гоприятных условиях капли жидкости растека­ ются по поверхности, что улучшает ра1в:номерность по­ крытия обрабаты1ваемой поверхности, устраняет возмож­ ность rrоя1вления необработанных участко,в и обеспечива-

180

ет лучшие

 

 

 

ия контакта

с

микроорганизмами и на­

услов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

омыми.

 

 

 

подходящей формы, в которой наиболее

сек Как и выбор

целесообразно

применять препараты, тактика обработ­

ки определяется

хара,ктером

объекта ,воздейс11вия и кон­

К'ретными

условия,ми ·внешней

среды - в природе

видом

объекта,

типом

местности,

метеорологическими

усло­

виями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отложений на местности

Для получения значительных

целесообразно

использовать

аэрозоли, содержащие бо­

лее крупные

частицы.

Для борьбы

с

летающими насеко­

мыми

аэрозоли должны

быть более

высокодисперсными.

В ;процессах применения препаратов

природе

часто

используют •ветер, обеспечИJвающий перемещение ча•стиц

в гориз онтальной 1плос·кости.

Принцип

обрабо11ки

•с

ис­

пользованием

1веТ1ра

,нашел применение ,в практике сель­

сжого

хозяйства

,во

всех

·случаях, когда

требуется

нане­

сение 1препа•рата

С'Верху [ 1 28,

1 34].

Сущность обработки

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при помощи ветра •состоит 'В том, что на линии, рааполо­

женной перпендикулярно 'на1пра,влению ветра, ,создается

облако :вз,веше:нных

воздухе

,ка,пель, 1которые

IВО

1Время

осаждения под

действием силы тяжести относятся tВет­

ром на расстояние, зависящее от ,скорости 1ветра, его

направления

 

 

 

 

 

 

 

 

•нижних

слоях

а'Гмосфе­

 

 

 

, турбулентности в

 

 

 

 

 

 

 

 

ры, размеров

и плотности частиц, величины начальной

СК'Орости частиц и угла

а, под которым ча,стицы

в

на­

чальный

момент

выбрасываются

из сопла генератора.

 

Так,

1при

 

изучении

1влияния

направления струи в

процессе обработки местности •при помощи аэрозолей,

созда,ваемых

 

генератором АГ-Л6, снабженным

на,сад­

кой для ,механичеоюого дробления жид кости,

были

по­

лучены следующие результаты (37]. При опрыски·вании

поля

струей

грубого

аэрозоля,

направленной

почти

вверх

= 85

°),

жидкость оседает в

основном на полосе

шириной 80

м,

причем •ра,спределяется

по этой

полосе

.относительно

ра1вномерно. В среднем здесь осаждается

около

60 %' 1в·сей жид1кости. При

·почти горизонтально

на­

правленной

,струе

( а

=

1 5°)

хара,ктер отлюжений

иной:

они образуют

острую

пику

вблизи

линии прохода

ма­

шины.

Плотность

,

 

 

 

 

1

в

 

выше

средней

отложений

 

 

пике

в 4,4 -:-20

раз. За пикой

следует

крутой опад. Жидкость

оседает в

основном

на полосе шириной 30 - 40 ·м. Сте­

пень оседания соста,вляет в среднем 80 % ·.

 

 

 

181

При струе, на'11равленной лод углом 40° , пика менее острая, чем :при горнзонталыной струе, ширина обраба· тываемой поверхности больше ( бо м) и степень оседа­ ния ·около 65 %'.

Таким образом, опрыскивание вертикальной струей при данной диаперсности аэрозоля дает определенные преимущест,ва: обра1 батывается более широкая полюса, жи,щкость оседает на ней ·более равномерно, хотя сте­ пень -оседания несколько меньше.

На поведение облака аэрозоля в •природе сущест,вен­ ное влияние оказывают микрюметеоролоrичеокие усло­ вия - физические 1пр·оцессы, имеющие место над ограни­ ченными районами !Поверхности зеМЛiИ, главным обра­ зом ,в :пределах ·нижних •слоев атмосферы и обусловли­ вающие ,микроклимат {148]. Метеоролоrичоокие условия сильно влияют на ра·апрюстранение аэрозолей в ,призем­ ном ·слое 1Воздуха и на эффективность их действия. На­ пример, при обработке термомеханическими аэрозолями с помощью ,ветра ,состояние приземного слоя воздуха определяет ·самую ,возмюжность обработки.

Основ·ными метеорологическими факторами, ,влияю­ щими на распространение облака аэрозоля, являются скорость ветра, его направление и турбулентность в нижних слоях атмосферы {144].

Движение ·воздуха ,вблизи поверхности земли харак­ теризуется тем, что поток ·обычно турбулентный и 1в нем

происходит значительное ,перемешивание и перемеще· ние 1по !Вертикали отделыных ча·стиц 11юздуха. Поэтому

многие •с.войст,ва ;призем·ных ,слоев атмосферы за1Висят от турбулентности. Та1к, •степень турбулентности ,ветра обу­ словливает раС1пр·остранение тепла от поверх,ности зем­ ли ,в воздух, ра•ссеИJвание облака аэрозоля.

В микрометеоролоrии одним из наиболее важных

факторов я,вляется изменение температуры с ,выоотюй,

ибо температурная неустойчивость нижнего ·слоя атмос­

феры - наиболее важный

фактор,

·создающий

турбу­

лентность.

 

 

 

Атмосфера нагревается от земной ;поверхности.

В дневные часы, ·когда

1Почва получает наибольшее

количество тепла, тепловой баланс

,поверхности

почвы

положительный, она нагревается и нагревает прилегаю­

щие к ней слои воздуха. ,В это время суток температура

призем,ного слоя tВоздуха достигает

максимума,

однако

182

 

 

 

п·о мере

увеличения 1Высоты над ,поверхностью земли

sремя на,ступления ,ма:К!симальной тем·пературы воздуха

запаздЫJВает. Поэтому обычно 1в ясные теплые дни по

мере увеличения 1выооты над ,поверхностью земли

тем­

пература воздуха понижается.

 

В но1J1ные 'часы, 1J11осле захода солнца, главным обра­

зом

>II'pи

отсутствии облачности, имеет место обратное

явл

ение.

Ночью

тепловой баланс поверх;ностноrо

•слоя

ПОЧIВЫ отрицательный: земля охлаждаеТ1ся и охлаждает

приземный слой воздуха. Температура воздуха, начиная

от земной ,поверхности, ·С увеличением высоты не пони­

жается, как это имело место в дневные ча·сы, а ,повыша­

ется. Повышение температуры воздуха с высотой нооит

назва·ние инвер1сии.

 

Известно, что по мере увеличения высоты над по­

верхностью земли давление воздуха падает. Если неК!О­

торый объем сухого воздуха вследст,вие ка,ких-то при'Чин

будет 1вынуж;ден к перемещению 1с одной ,высоты на дру­

гую, то он должен изменить ,свое давление. Если при

этом ·не происходит теплообмена между перемещающим­

ся воздухом и окружающей ,средой (имеет место

ади­

абатический процесс), то изменение его да•вления неиз­

бежно должно ,повлечь за ,собой изменение объема. По­

следнее будет ·сопровождаться изменением температу·

ры в связи с изменением ,внутренней энергии ,переме­

щающегося газа: охлаждением при ра,сширении ·в связи

с уменьшением да•вления и нагреванием при ,сжатии за

счет •повышения давления. При этом сК!орость убывания

температуры t с высотой z называется сухоадиабатиче­

ским градиентом

Г:

 

 

 

Г =

12-11 : : : : : - -t=' на 1 0 0 м.

(4 1)

 

 

 

·z2-Z1

 

Таким образом, если ,в атмосфере ,при подъеме име­ ет место падение температуры ·на 1° на каждые 100 мет­ ров, то массы воздуха, ,перемещающиеся адиабатически с одной •высоты на другую, будут иметь всегда ту же температуру и ту же пл·отность; что и ·окружающая сре­ да. Если же градиент температуры :в атмосфере превос­ ходит адиабатический, то воздух, несколько ,перемещен­ вый ·вверх 1по ,отношению ,к тому уровню, где он имел ту же температуру и плотность, что и окружающая его среда, будет теперь иметь более ,высокую температуру,

183

чем окружающий его :воздух •на новом уровне. Вслед­ С'Гвие этого 1пло11ность перемещенного воздуха будет ни­ же плотности окружающего воздуха. Эт,о ,в ·свою очередь обусловит возникновение подъемной •силы, 'Величина ко­ торой пропорциональна разности ,пл,отностей воздуха. Под дейст,вием ,подъемной силы воздух будет 'Переме­ щатЬ'ся дальше. Подобное •состояние атмосферы, когда градиент температуры прев·ос одит адиабатичеокий, яв­ ляет,ся •статически неустойчивым.

Если же градиент те,м;пературы ,в атмосфере меньше адиабатического, то масса воздуха, вынужденная д!ВИ ­ rаться в1верх, имеет большую •плотность, нежели ·окру­

жающая среда, 1в результате чего перемещаемая масса

воздуха стремит,ся -опу,ститься на прежний уровень. Дан ­

ное состояние атмосферы является статически ус'Гойчи­

вым. Та,ким образом, ,сухая атмосфера находится 1в нейт- .

ральном, у,стойчивом или неустойчивом статическом рав­

новесии, если с·корость изменения температуры по ·вер­

тикали соответственно равна адиа•батическому ' градиен­

ту, больше или меньше его. У.словия инвер,сии, когда

градиент тем,пературы ,положителен, хара,ктеризуются

большой устойчивостью приземного слоя воздуха.

Турбулентность атмосферы вблизи земли 1проя,вляет

резко выраженную суточную изменчивость, причем тур­

булентность 'Велика при больших ('по абсолютной 1Вели­

чине), сверхадиабатиче,ских

градиентах

( дневные часы,

в жаркую погоду) и мала при -сильных инвер,сиях (я·с­

ные ночи).

 

 

 

 

 

 

В

дневные часы нагретые слои воздуха вытес·няются

более

холодными ма·ссами

его, подтекающими с ·бок,ов

и с·верху. В результате в

атмосфере возникают ,верти­

кальные токи, тепловая 1кон.веюция, а та•кже некоrорые

горизонтальные перемещения. При этом

имеет

место

та,кже турбулентное ,перемешива·ние ,воздушных

масс.

В ночные

часы ·расположение холодных,

имеющих по­

вышенную плотность, масс воздуха внизу делает атмос ­

ферный слой

устойчивым.

 

Вертикалыные

движения в

нем не развивают-ся, а rпри

случайном

возникновении

прекращаются, атмосфера ·1юзвращает,ся ,в исходное ус­ тойчивое состояние.

Интенсивность турбулен11ного перемешивания 11юзду­ ха в значительной •степени зависит от температуры под­ стилающей поверхности. Песок и чернозем ·нагреваются

184

сильно

и этим усиливают турбулентность.

Наоборот,

травы,

зеленая

растительность, кусты,

лес

и особенно

влаж·ная и ,болотистая по.верхность ,почвы

не

,с,пособству­

ют ,вертикальному ,перемещению воздушных

масс.

 

 

В зимнее 1время снежныц покров, будучи хорошим

тепл·оизолятором, ·препятст,вует 1Вертикальным течениям

(23].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Когда небо полностью покрыто толстым слоем обла­

ков и ветер сильный или умеренный, градиент темпера­

туры остается небольшим и устойчивым .

В этих условиях

степень

турбулентности мало меняется

в

течение

суток.

Причин·ой развития вертикальных движений в,оздуха

могут быть также препятствия на 1пути движущегося

потока, ·например iВоз:вышенности, а ,а1кже воздушные

ма•осы,

имеющие

иные физические овойства, чем надви­

гающиеся массы.

 

 

 

 

 

 

 

 

На состояние приземного слоя ,воздуха сущест.венное

влияние оказыва·ет ра·с:пределение давления на земной

поверхности. Вслед:ствие ·неравномерного ра•спределения

давления, которое ,в •свою очередь юбусловлено нера,вен­

С'ГВОМ температур 1в атмосфере, возникает

движение воз ·

душных ма,сс 1в атмосфере, ·почти параллельное зем1ной

поверхности,- ,ветер.

Последний хара1ктеризуется

ско­

р·остью и напра,влением, которое обозначается той сто­

роной горизонта, откуда дует ветер.

 

 

 

 

 

Скорость и направление ветра обычно имеют хорошо

выраженный 1суточный

ход. Ночью скорость ветра у зем ­

нюй поверхности достигает миниму,ма, а

в

послеполуден­

ные ча•сы - ма,юси,мума. Особенно хорошо суточный

ход

ветра выражен летом

 

в ясные дни над

степны ми

илк

пустынными районами.

градиента ,емперату.ры ,в каче­

При

всей важности

С'ГВе •критерия устойчивости приземного

слоя воздуха

должен

быть ,взят обобщенный 1параметр, учитывающий

с•корюсть ,ветра. Поэтому для •количественной характе­

ристики ·состояния воздуха ·в качестве критер-ия его ус­

тойчи,вости обычно принимают безразмерный кр итерий

Ричардсона

Ri,

:

который в упрощенной

форме

имеет

следующий

вид

 

 

 

 

 

 

 

 

(42)

185

rде g - ускорение

силы

тяжести;

 

 

 

 

 

 

 

 

воздуха;

Т -

 

абсолютная

температура окружающего

t2

- t

1

 

- осред,ненная

1по

времени

разность

тем пера­

Z2-

Z

 

=

туры

воздуха

на

высотах

2

и

0,5

 

м;

 

 

1

1 ,5 IМ ;

 

 

 

 

по времени

разность

 

ро­

и2

·-

и

1

- ооредненная

 

 

 

 

стей ветра на высотах 2

и 0,5

м.

 

 

 

 

ско

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина Ri

(в упрощенной

форме)

положительна

при устойчивом состоянии атмосферы,

равна

нулю в

ус-

4ТJовиях

 

изотермии и

отрицательна при

неустойчивости

атмосферы.

Число

Ri указывает

критические

условия

перехода

,состояния атмосферы

от

устойчивого

 

,к неустой­

чивому.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На,чало образования крупномасштабных восходящих

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

токов

воздуха имеет

место, когда

Ri

достигает

критиче­

ского

значения, равного

- 0,035

( 1 1).

 

 

 

 

 

природе

С

точки

зрения

обра·ботки

IПОверхностей

 

'Основное

 

требование

сводится

к

тому,

чrобы

 

 

избежать

отрыва

обл ака от

поверх·ности

земли.

 

 

критерия

Ри­

При

 

болыших

и

при

мал

ых

 

значениях

чардеона

 

 

(при ,сильной инвер,сии и малых

скоростях вет­

ра, а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

та кже 1при 1статической неустойчивости атмосферы)

,

 

 

аэрозоля,

полученного

тер,мическим

или термо­

облако

 

мехащ1че·оким ,путем,

отрывается

от

земли и

 

обработка

'Невозможна {36].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

градиенто·в

011рыв

В

условиях сверхадиабатических

возникает

 

вслед,сТ1вие неустойчивости

приземного слоя

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

от начальных свойств

воздуха и l!lрактически не зависит

·аэрозол

я

 

(температуры,

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ооста1ва),

т. е.

'ОТ

способа

полу­

чения

аэрозоля и

от констру кции генератора.

 

В

этих

ус­

ловиях

отрыв облака

·происходит

·в ·ра,в,ной степени

для

-облака

термичес:1юго

аэрозоля,

 

меха•ничеокого

 

аэрозоля

-и.тш пылевидно·го

препарата

при

условии,

что

дисперс-

ность

достаточно

,велика

и

скорость

оседания частиц

под действием ,силы

тяжести

мала.

роэоля

обусловлен

При

 

инверсии

отрыв

облака

аэ

свойс11вами

аэр·озоля - 'способом

его

 

1Получения,

режи­

м ом и конструкцией генератора.

В данном

случае

011рыв

-облака

 

возможен

только

при

 

образовании

 

 

нагретого

аэрозоля

за

счет подъемной

сил

ы.

Поэтому отры1в

обла·

ка при

инверсии

свойствен только аэрозолям,

 

,получен­

·ным термическим

или

термомеханическим

 

 

способом.

186

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При чисто механическом способе образования аэрозолей

инверсия обеспечивает наиболее ·блаnоприятные условия для применения аэрозолей, ибо 1в этих условиях облегча­

ется оседание частиц, отрыв же ·облака от поверхности земли не,возможен.

У,словия обрабо1'КИ аэрозолями улучJШаются •при уве­ личении размеров растений, ибо появляется возмож­ ность работы при меньшей ,шюрости 1Ветра. Чем выше

растения, тем меньше минимальная скорость 1Ветра, при которой, как правило, степень отрыва облака неве"1ика. При не слишком резких колебаниях тем·пературы пара­ метром, определяющим степень отрыва обла1ка аэрозо­ ля, может ,служить ,скорость 1ветра на высоте 1 м. Для сада минимальная окорость ·ветра очень ·мала, для поля при вЫ1tоком стеблестое •она соста;вляет 1 ,5-:--2 м/сек, при 1низ·ком стебл·естое 2,5 -:-- 3 м/сек.

Облако аэрозоля 1в,след:ст.вие турбулентности атмос­ феры и непрерывного •перемешивания с окружающим воздухом у,величивается 18 юбъеме ·по мере удаления от генератора и пр_иобретает приблизительную форму 1Полу­

конуса ,с вершиной в точке, где находится точечный ис­

точник аэрозоля.

 

 

 

Ширина облака аэрозоля а увеличивается с расстоя­

·

нием l от источника

аэрозоля по закону: а = 2,9 у 'Т.

Выоота облака h

за.висит •от состоя-ния

приземного

слоя ,воздуха : она больше ,при неустойчивом

состоянии

и примерно ра•вна O,l l (42].

 

Рельеф местности также оказывает ,влияние на пере­ мещение, П1Оведение и устойчивость облака аэрозоля. Неровности местности (во31вышенности, ·о.В'раги, лощины) способсmуют в·озникновению местных ветров, ,вс.1ед­ ст.вие чего усиливается тур-булентное 1перемеши•вание и ускоряется ·рассеяние облака аэрозоля. Воэвышекности с крутыми •скатами облако обычно обтекает с боков. В этом случае затрудняется обработка вершин ,возвы­

шенностей.

При малых скоростях ветра в лощинах могут обра­ зовываться застои аЭ'J)озоля. При больших скоростях

ветра,

наоборот,

в

некоторых

случаях облако

аэро­

золя проходит над

оврагом или

лощиной, не попадая

в них.

 

 

 

 

про­

В заключение следует 'Отметить, что обработка,

изводимая ·в открытой •природе,

возможна •при наличии

187

высокопроиз.водительных

-генераторов аэрозолей,

даю­

щих возможность •в . течение сравнительно небольшого

промежутка •времени ст.во ,пре,паратов.

диспергировать требуемое количе­

3.

Н

О Б РАБОТКА П О В Е РХ Н О СТ Е Н П Р Е ПАРАТАМ И, АХОДЯ Щ ИМИ СЯ В ГАЗО ВО Я ФАЗ Е

При дезинфекции и дезинсекции газообразными препаратами ,контакт между химикатом и возбудителем

инфекции или его переносчиком может быть достигнут либо за счет адсорбции препарата, либо при конденса­ ции препарата на поверхностях.

Сорбцией называют поглощение газов, паров и рас11воренных вещест,в твердыми и жид1шми поглотителями. Различают четыре вида сорбции: ад сорбция - поглоще­

ние ,вещес в на поверхности 11вердого или жидкого тела абсорбция - поглощение газов, паров или растворен­

ных веществ в·о всем объеме 11вердой или жидкой фазы, хемосорбция - поглощение .веществ твердыми или жид­

ки,ми сорбентами ,с образованием химических соедине­ ний; капиллярная конденсация - образование жидкой

фазы в порах и капиллярах твердого сорбента при по­ глощении паров 1Вещест,ва.

В практических условиях различные типы сорбции редко встречаются ,в чистом виде. Больщей частью имеет место сочетание двух или более типов процессов поглощения вещества. Например, адсорбция является первой ступенью, предшествующей хемосорбции и ка­ пиллярной конденсации. Адсорбция подчас сопровожда­ ется химическим взаимодействием между поглощенным газом и жидкостью.

Все твердые тела при любых условиях проя.вляют способность ;в различной степени поглощать - адсорби­ ровать на своей поверхности из окружающей их газо­ вой фазы молекулы, атомы, ионы. Таким образом, ад­ сорбция представляет собой концентрирование :вещества

из

объема фаз на поверхности раздела между ними.

В

результате этого твердое тело, находящееся в газе,

в1сегда покрыто слоем молекул газа. Адсорбция газа происходит под влиянием молекулярных сил поверхно­ сти твердого тела и предста,вляет собой самопроизволь­ ный процес-с, ·в результате которого понижается поверх-

188

ностное натяжение

( свободная

поверхностная

энергия)

-rверд-ого тела. Молекулы газа,

приближаясь из объема

газа к поверхности твердого тела, испытывают притя­

жение ·со стороны этой поверхности. При сопри·косно­

вении с последней притяжение уравновешивае'ГСЯ оттал ­

киванием.

Поверхность т.вердого тела покрывается тон­

ким

слоем конденсирующихся на ней молекул газа.

 

Адсорбция зависит от 1состояния газа: от

давления,

под которым он находится, и от его температуры. Ко­

личес'Гв·о адсорбированного вещества при данной тем­

пературе увеличивается с ростом давления газа. С

по­

вышением температуры адсорбция газа падает. Это

обусловлено возрастанием

энергии теплового

движения

молекул газа, когда

все большая часть их приобретает

возможность преодолеть силы притяжения со с"Гороны

по:верхности твердого тела и покинуть ее - испариться,

или,

как

говорят,

десорбироваться.

Помимо

влияния

физических условий, в которых находится адсорбирую­

щийся газ, адсорбция за"Висит от свойств твердого тела.

В частности, на нее сущест,венное

влияние оказывает

величина удельной поверхности твердого тела, с ростом

которой повышается адсорбция. Вследствие этого хоро­

шими адсорбентами могут быть только такие материа­

лы, которые обладают сильно

развитой поверхностью,

например шерсть, хлопок, шер,стяные ткани, меха, одея­

ла. Адсорбция газов твердыми телами происходит в

те­

чение короткого времени: она идет быстрее на гладких,

лишенных пор телах

и медленнее на

пористых адсорбен­

тах.

Скорость адсорбции на пористых адсорбентах зави­

сит также от скорости диффузии молекул в глубь пор.

Диффузия в порах .- сущес'I'венно более медленная ста­

дия процесса по сра•внению с актом

собственно адсорб­

ции.

Так как адсорбция проявляется только при соударе­

нии

молекул газа с поверхностью, повышение темпера­

туры вызывает увеличение с·корости адсорбции. Однако

следует иметь 1в ,виду, что при этом величина ад·оорбции

уменьшается. Адсорбция паров

пористыми телами часто

сопровождается явлением конденсации в порах адсорб­

ционного слоя пара

в жидкость, носящим название

ка­

пиллярной

конденсации.

поверхность адсорбента

по­

В

процессе адсорбции

крывае"Гся

слоем молекул

адсорбируемого

вещества.

189

Толщина

этого слоя определяется давлением, темпера·

турой

и

природой адсорбента. При достаточно большом

слое и

неизменных внешних условиях поверхность моно·

литного сорбента может быть насыщена и дальнейшее увеличение концентрации вещества в газовой фазе не приведет к росту адсорбции. Однако если адсорбент по­

ристый, то процесс сорбции пойдет дальще и завершит­

ся

капиллярной конденсацией.

Последняя,

начинаясь

с

более мелких капилляров, постепенно будет оХJВаты­

вать в·се более крупные. Необходимо отметить, что ка­

пиллярная конденсация 1возможна, если сорбент пори·

стый,

температура ниже критической для данного газа

(см.

гл. 11) , жидкость смачивает стенки капилляров.

В ,случае капиллярной конденсации адсорбция стано­ вится необратимой и наблюдается так называемый сорбционный гистерезис. При этом пористое тело удер­ живает большее количество адсорбированного вещества при десорбции, нежели при адсорбции, т. е. одному и тому же давлению пара соответствуют различные вели­

чины поглощения при прямом и обратном ходе процесса.

Наряду с физической адсорбцией, характеризующей­ ся обратимостью и сохранением молекулами газа ·своей индювидуальности в процессах поглощения газов 11вер­ дыми телами ,может иметь место хемосорбция. При хемо­

сорбции происходит химическое взаимодействие газо·в

с твердым адсорбентом с образованием поверхностных

химических соединений.

Хемосорбция

обычно необра­

тима.

 

 

Постоянное наличие в воздухе водяных паров обу­ словливает их адсорбцию всеми обрабатываемыми по­ верхностями. Адсорбция водяных паров всегда представ­

ляет собой первую стадию увлажнения сухих материа­

лов. При этом поглощение влаги происходит до тех пор,

пока не установится равновесие, определяющееся, в ча­

стности, температурой.

Так, при повышении температу­

ры происходит десорбция влаги, вещество становится

более сухим. С другой

стороны, повышение относитель­

ной влажности либо за

 

счет дополнительного

введения

влаги, либо за счет понижения температуры

увеличит

адсорбцию водяных паров поверхностями.

 

Приведенные данные показывают, что явление ад­

сорбции целесообразно

использовать для обработки

предметов с сильно развитой поверхностью, ибо только

190

в этом случае возможно получить более или менее зна­ чительное количес11во адсорбирующегося ,вещесl'ва. В() избежание поя·вления необратимых ;изменений следует использовать только физическую адсорбцию, при кото­ рой адсорбированное вещесmо может быть затем пол­ ностью уда.лено. В целях увеличения количества адсор­ бированного в·ещества процесс обработки желательно вести при повышенном давлении активно дейст,вующеrо вещеС11Ва и пониженной температуре. Наоборот, удале­ ние поглощенных газов должно происходить при повы­ шенной температуре и более низком да·влении.

Для облегчения подхода адсорбирующегося вещест­ ва к обрабатываемым поверхностям перед впуском в. камеру активно действующего вещесТ1ва ,желатель но удалить из объема посторонние газы (воздух), что уве­ личит скорость диффузии молекул ,вводимого газооб­ разного химиката и тем самым у,скорит процесс обра­ ботки. Это имеет особое значение при дезинфекции китт спрессованного ,волокна (.шерсть, хлопок), когда транс­

порт газа к волокна.м, нах·одящимся внутри кипы, ос­

ложнен и является стадией, определяющей экспозицию

обработки материала.

 

действующего вещества, нахо­

Концентрация активно

дящегося в газовой фазе,

на

поверхностях

может иметь

место также в результате конденсации пара. Конденса­

ция на поверхности твердого

тела происходит

при лю­

бом состоянии пара

(насыщенном

или

перегретом) .

когда температура поверхности ниже температуры

на­

сыщения при данном давлении. В присутствии пористых

тел конденсация может проис:,юдить

и

при

давлении

пара, меньшем, чем давление насыщения при данной

температуре.

 

 

 

 

 

характер конденсации ока­

Сущесmенное влияние на

sывает ,амачнваемость

поверхности

конденсатом:!

) н а

несмачиваемых

поверхностях

жидкая

фаза

выпадает

в виде отдельных капель (капельная конденсация), на

смачиваемых

поверхностях

выпадение

жидкости про­

исходит

в виде

пленки (пленочная конденсация).

Дл я

того чтобы начался

процесс

конденсации, в случае

пло­

хого смачивания

поверхности

(капельная

конденсация )

требуется большая степень пересыщения пара, большее

охлаждение

его,

нежели

при

пленочной

конденсации.

Наличие

микронеровностей

поверхностей

охлаждения

· 191

о казывает в

данном

случае положительное влияние, ибо

они

служат

ядрами

конденсации.

Для того чтобы

про­

цес,с

конденсации не

прерывался,

необходимо, во-пер­

вых,

подводить

пар

к

 

·

осу­

пооерхностям и, во-вторых,

ществить отвод

от них

тепла, выделяющегося при

пере­

ходе

вещества ,из пара в жидкость.

 

На ·скорость

юонденсации оказывает отрицательное

влияние присутст.вие

неконденсирующихся газов в

паре,

так

как оно

затрудняет доступ пара к т,вердой ·поверх­

ности.

 

 

 

 

 

 

4. ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТЕН ПРЕПАРАТАМИ, НАХОДЯЩИМИСЯ В ЖИДКОЯ ФАЗЕ

Характер ;взаимодействия препаратов с поверхностя­ м l f, на которые они нанесятся, будет при прочих равных условиях ,определятыся молекулярной природой приме­ няемых веществ и молекулярной природой поверхностей.

В случае поверхностей раздела жидкость (фаза 1) - газ (фаза 2) основной молекулярной хара1ктеристикой жидкости является поверхностное натяжение [52].

Стре,мление характери-зовать свойст.ва поверхности чистых жидкостей и ра,створов поверхrностным натяже­ нием объясняется тем, что эту величину можно сравни­ тельно легко и точно измерить, ибо поверхности раздела жидкость газ вследс'Гвие •подвижности молекул этих фаз очень однородны.

Наиболее характерным свойством жидкого состоя­ ния я,вляется наличие резкой границы, разделяющей жидкость и ее пар ( кюторый может быть смешан и с другими газами). При этом усл,ов,и.я, в которых молеку­

лы жидкости находя'Гся на границах раздела, будут от­ личаться от условий внутри объема жидюости. Поверх­ ностный слой жидкости, предста'Вляющий переход от жидкости к пару, отличается особыми свойс11ва·ми, об­ легчающи,ми изучение сил молекулярного сцепления 1в жидкости.

Молекула внутри жидкости окружена другими мо­ лекулами со всех сторон. Частицу же, нах·одящуюся у границы -с газом, молекулы жидкости окружают только с одной стороны, со стороны же газа молекул очею, мало. Притяжение, испытываемое молекулой со сторо­ ны соседних частиц в случае «внутренних:. молекул,

192

взаимно

уравновешивается.

Для

молекул,

расположен­

ных

у

поверхности, сложение всех

сил

дает

равнодей­

твующую,

 

 

направленную

внутрь

жидкости.

Поэтому

,

с

того

чтобы

перевести

частицу

из внутренних

 

 

для

слоев

к поверхности,

надо совершить работу

против указан­

ной

равнодействующей

силы.

 

 

 

находящаяся

вбли­

Следовательно,

каждая

молекула,

зи поверхности

жидкости,

обладает

некоторым

избыт

­

ком

потенциальной

энергии по

сравнению

 

с молеку­

лами,

 

находящимися

 

внутри

жидкости.

Чем

больше

поверхность жи.щкости,

тем большее

число

ча,стиц

обла­

дает

 

этой

 

 

избыточной

потенциальной

энергией.

По­

этому

 

при

увеличении

поверхности

некоторой

массы

жидкости

(при диспергировании) энергия жидкости воз­

растает. Так как 18 данном случае

внутренняя

энергия

тела

 

пропорциональна размерам

поверхности,

то ее

называют поверхностной энергией.

силы тяжести,

стре­

Как тело, находящееся в поле

мится

 

занять наинизшее пол·ожение с наименьшей по­

тенциальной энерr,ией

 

(если ему

в

этом

не

препятс-гву­

ют другие

 

силы),

 

так

и молекулы,

находящиеся

на сво­

бодной

поверхности жидкости,

будут

стремить·ся перей

­

ти внутрь

ее объема.

Поскольку

число молекул

на по­

верхности

жидкости

пропорционально величине

овобод­

ной

повер ности,

 

то

 

стремление молекул

 

поверхности

втянуться_

 

внутрь

 

объема

жидкости

означает, другими

словами,

стремление

сократить

свободную

 

поверхность

жидкости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образ·ом, полученный вывод совпадает с экс­

периментальным

фактом

,

что жидкость

под

дейс

вием

внутренних

 

сил

 

 

 

 

 

 

уменьшить свою

 

 

 

 

 

стрем

ится

свободну

ю

поверхность,

 

 

этом

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

если

 

ей

в

 

не препятствуют

какие-либо

силы.

 

сл

 

скомпенсир

вать

де

ствие силы

тяжести, то

 

 

Е

и

 

 

 

 

 

 

о

шара,

й

так

как

 

 

жидкость

,примет

 

форму

 

шар обладает

наименьшей

поверхностью при заданном

объеме.

 

 

 

 

Потенциальная

энергия

жидкости

tВ поле силы тяже­

сти пропорциональна ее

,массе,

т. е.

полному числу мо­

лекул или объему жидкости

V1 •

Избыточная же потен­

циальная

энергия

поверхностных

молекул

жидкости

пропорциональна

поверхности

жидкости (поверхности

раздела фаз) S 1 2 1,

Для больших масс жидкости,

когда

отношение

 

 

S12

 

мало,

основную роль играет не поверх-

 

 

Vi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

193

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ностная

энергия

(пропорциональная

S1 2) ,

а

энергия

1В поле

силы

тяжести

(«объемная»

энергия,

пропорцио­

нальная V1 ) . Когда же степень дисперсности велика (от-

ношение

S12

велико) ,

превалирующую

роль

играет

Vi

энергия свободной поверх·ности - 111оверхностная энер­

гия, определяющая особые, характерные овойства дис­

персных систем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как отмечено выше, увеличение свобод1ной поверхно­

сти жидкости связано с работой по

вытягиванию ее

молекул

изнутри

на

 

поверхность.

Работу,

которую

нужно произ1вести, чтобы увеличить свободную поверх­

ность некоrорой жидкости при постоянной температуре

на 1 см2,

называется

поверхностным натяжением этой

жидкости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Увеличение свободной поверхности жидкости м·ожет

быть достигнуто различными путями. При этом 1В любом

случае

производится

работа по увеличению поверх­

ности, и, следовательно, всегда должна иметься неко­

торая

сила,

под

действием которой свободная

поверх­

ность

жидкости

может

быть увеличена.

Поэтому по­

верхностное натяжение

а1 2 можно, как это отмечалось

ранее, определить как энергию - избыток энергии на

единицу площади пО1Верхностноrо -слоя либо как силу,

приходящуюся на единицу длины линии, ограничивающей

междуфазную поверхность раздела. Эта сила направле­

на вдоль периметра перпендикулярно к нему

и

по каса­

тельной к поверхности раздела в

сторону ее сокраще­

ния. Сила я,вляется реальной величиной во

1Всех случаях,

когда поверхность

ограничена реалыным

периметром,

например при смачиван•ии.

 

 

 

 

 

 

Поверхностное натяжение жидкостей зависит только

от природы жидкости, соприкасающейся с ней фазы и от

ее температуры, понижая,сь с повышением тем,пературы

и достигая нуля при критической

температуре .

В

заключение еще раз о"метим. что поверхность

раздела фаз всегда является источником силового поля

вследствие

некомпенсированности

молекулярных сил в

междуфазном поверхностном слое.

 

 

 

 

 

 

Мерой напряженности такого молекулярно-силового

поля

является междуфазное поверхностное

 

натяжение

а 1 2 -

избыток энергии,

 

приходящейся

на

1

см2

поверх­

ности

раздела фаз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

194

Поверхностное

натяжение в твердых те,1Jах (на твер ­

дых

поверхностях раздела) существует так же, как и в

жидкостях, но в

противоположность последним вслед­

ствие отсу,,ствия

легкоподвижности частиц

оно не

мо·

жет

проя1вить·ся в

уже сформировавшихся mердых те·

лах,

как в жидкостях

при обратимых изменениях по­

tерхности, что не позволяет измерять поверхностное на­

тяжение Тlвердых

тел

обычными метода,ми,

принятыми

для

жидкостей.

пр.ироду т,вердого rела проще всего

Молекулярную

характеризовать, приводя его в соприкосновение с жид­

костью, в частности с наиболее полярной

(в которой

наиболее интенсивны междумолекулярные силы ) жид­

костью - водой.

 

твердую поверхность

капли

жид­

При нанесении на

кости послед•няя

либо

расплывается, прилипая к

этой

поверхности, либо остается нерасплывшейся, приобре­ тая сфероидальную форму. Форма, принимаемая кап­ лей, будет зависеть от относительной величины сил

сцепления между частицами

жидкости,

с

одной

сторо­

"ы, и между

частицами т вердого

тела

и

жидкости -

с другой.

 

жидкости

сильнее взаимодей·сТlвует

Если молекула

с молекулами т,вердого тела, чем с ,молекулами той же

жидкости, то жидкость будет стремиться увел1ичить по­

верхность соприкосновения с твердым телом и растечься

по послед,нему. Принято говорить, что в этом

случае

жидкость омачивает mердое тело.

При та·ком

растека­

нии, одна,ко, будет одновременно

 

 

 

·

свобод­

воз·ра·стать и

ная поверхность капли , на что необходима

затрата

энергии.

 

жидкости

сильнее взаимодействует

Если молекула

с молекулами

той

же жидкости нежели с

молекулами

Т!Вердого тела,

то жидкость будет стремиться сократить

поверхность соприкосновения

с твердым телом

 

(случай

несмачивающей жидкости) .

 

 

 

 

 

 

Характер·истикой соотношения сил взаимодействия молекул жидкости и сил взаимодействия между части­ цами жидкости и частицами Т1вердого тела, ·с которыми она контактирует, служит краевой угол 0.

Краевой угол представляет собой угол, образованны й касательной к поверхности жидкости с поверхностью твердого тела.

195

Явления омач-ивания - особые поверпюстные явле­

ния,

обусловленные избы,,ком

•свободной энергии по·

верхностных погран,и·чных слоев

и

связанные с

измене­

нием

ее на всех соприка-сающихся

,пооерхностях

разде­

ла, наблюдаю'ГСЯ на границе раздела трех фаз - твер· дога тела (фаза 3) , жидкости (фаза 1 ) , например воды, и газа (фаза 2) . При неполном смачивании жидкая по­

верхность раздела ,пересека;ет твердую поверхность по

некоторой

линии, называемой пер.име'I'ром смачивания,

и образует

с ,ней краевой угол 8, измеряемый ж:егда в

водной фазе.

Процесс растекания жидкости по поверхности мер·

дого тела

прекращается, ·когда угол 8 достигнет неко­

торого предельного значения, хара•ктерного для да-иной

пары жид rость - твердое тело.

Значение краевого угла может быть найдено нз условия равно­

весия си.11 - трех поверхностных натяжений а12, а3 1 и а32 * '

трех

гра­

ничащих

вдоль

периметра смачивания поверхностей раздела

фаз

1 и 2, 3

и 1 и

3

н 2. Силы поверхностного натяжения

а11, а3 1

н

032 приложены к

1 см периметра капли, лежат в плоскости, перпен ­

дикулярной к периметру, и являются касательными к соответствую­

щим поверхностям раздела. Как видно из рис. 1 3, условием равно-

весия зтих сил

будет:

 

 

 

откуда

 

 

 

 

(4 )

 

 

cos8=

 

 

 

 

 

 

 

(44)

Рис.

1 3. Схема действия сил поверхностного натяжения

на

каплю жидкости, смачивающую твердое тело.

Косинус

краевого угла

смачивания (B = cos 0) ,

будучи связанным

с тремя поверхностными натяжениями трех граничащих вдоль пе­

риметра

смачивания поверхностей раздела фаз,

является

мерой

смачивания.

 

 

 

 

196 • Читается «сигм а

один два, сигма три одни

II

сигма три

два » .

Ураанеиие

(44)

показывает,

 

что

при достижении

равновесия

краевой угол

смачивания

0

зависит

только

от молекулярвой

при­

роды поверхностей раздела

 

и ие зависит от размеров капли.

 

 

Как

отмечалось

выше,

 

возможны

два . с.пучая

смачивания :

1 ) при О < В < + l ,

когда

капля

 

воды

 

растекается

по

твердой

по­

верхности, образуя равновесный краевой угол 0<90°.

Такая

по­

верхность

является

гидрофильной,

для

нее

0'32> аэ1 ; 2)

когда

же

О>В> - 1

, а32

< а3 1 ,

капля

воды на твердой

поверхности

образует

краевой угол

0>

90°

(рис.

1

4) .

Такая

поверхность

является

гидро­

фобной, или олеофи,,ькой. Смачивают твердую поверхность

только

те жидкости, которые понижают

с

поверхностное натяжение аа дан­

ного твердого

тела

ка границе

 

 

воздухом.

 

 

 

 

 

 

о

Р11с. 14.

Частичное

смачивание (а) 11 несмачивание

(6)

жидкостью

поверхности твердого тела .

...

С.пучай, когда разность О'а2-О'э1 не только положительна, но равна или больше 012, отвечает полному растеканию жидкости по твердой поверхности. Краевой угол при этом не образуется. В этом с.пучае смачивание определяется так называемой энергией смачива­ ния 11а единицу смоченной поверхности твердого тела в процессе неограниченного растекания капли:

Так11м образом, природа твердой поверхности определ яется знаком разности:

 

 

 

 

 

 

 

а32-аз1 =/ .

 

 

Величина f (см. рис. 13)

представ.1яет собой проекцию силы а12, дей­

ствующей по периметру смачивания нормально к вему в плоскости,

касательной к поверхности раздела фаз I н 2, на плоскость, каса­

тельную к твердой поверхности в дан11ой точке периметра смачи­

вания.

 

= 0'12 • cos

0 носит название напряжения см ачивания.

При

В

еличин а f

 

 

тело

rидрофильно.

2

при

31f<O

тело

rндрофобно. Следует

и

меть f>O

 

 

 

а

 

 

 

 

 

в виду, что величины

3

 

и а непосредстве11но не могут быть

измерены ввиду отсутствия леrкоподвижностн у частиц твердого

тела, однако экспериментально может быть найден краевой угол,

косинус которого из [44)

пропорционален f:

 

 

 

 

 

 

 

cose = B =-J.

(45)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G12

 

 

 

 

Ус.повие равновесия

при растекании капли

(уравнение 43) , стро­

го говоря, tправедливо

при

допущении

отсутствия силы трения ·

197

вдоль периметра смачивания, что

имеет место только для

границы

раздела жидкостей, т. е. жидкого

периметра смачивания,

обладаю­

щего идеальной подвижностью. Когда же одна из фаз систем яв·

ляется твердой, периметр смачивания всегда оказывается несколькс·

закрепленным, т. е. обладающим некоторой жесткостью вс.,1едствие

трудноподвижности молекул, связанных с твердой поверхностью.

Трение вдоль периметра смачивания, определяющее гистерезис сма·

чивания - задержку в достижении равновесных значений смачива ­

ния, . зависит от качества твердой поверхности, возрастая при пере­

ходе от гладких поверхностей к шероховатым.

 

С учетом силы трения

условие равновесия при растекании кап­

ли примет следующий вид:

 

 

 

o·rкy;ia

(46)

 

 

(47)

Растекание капли по поверхности будет возможным, если сила растекания F= < Jэ2-<Jэ 1-<J12 • cos 8' больше силы трения l j l .

Понятно, что 8 < 8' или cos 8 > cos 8'.

ЯIВление ома·чива:н:ия

может быть также

использовано

для изученкя

молекулярной ·природы

жидкостей путем

исследования

поведения

препар атов

на

стандартной

твердой поверхнсти.

В

,качестве последней

целесообраз­

 

о

 

 

 

 

 

но применить парафин

вследсmие того, что он является

наименее .полярным

твердым телом,

не

смачиваемым

водой. При этом может быть изучено изменение смачя­ ,вания в зависимости от концентрации ра<:твора . Полу­ ченные значения В наносятся на график в зависимости от концентрации растворов С активно действующих ве­ ществ. Полученная кривая B = f ( C) представл яет собой изотерму смачивания.

Для хара,ктерист,ик:и поведения препар атов на по­ верхностях целесообразно в,оспользоваться методом из­ ыерения краевого угла смачивания на границе с воз­

духом, т. е. в тех же условиях, в каких происходит

нанесение препаратов на поверхности в процессах дез-

инфекции.

 

 

 

,,..t,;

Значительны й интерес

при этом представляет изме­

нение краевого угла во времени - кинетика растекания

капли, т. е. измерен е смачИ1Вания как функции времени

[B =f ('t')] на границе капля

.воды воздух.

Следует

иметь в в.иду, что ,в этом

случае величина к,раевого

угла

см а,чивания на ,пористых

поверхностях ,в каждый

дан­

ный момент определяется не только растеканием капли

198

по пов,ерхности, но

и впитыванием

ее в самую rолщу

м атериала (т. е. смачиваемостью

внутренней

поверхно­

сти).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В процессе нанесения препаратов активно действующих веществ

на поверхности в результате действия

сил

молекулярного притя­

жения,

обеспечивающих

сопротивдение

разъединению

двух тел.

имеет

место

прилипание

(адrезия) .

Адгезия

обусловлена возникно­

вением

связи

между поверхностны

ми

слоями

двух

разнородных

(твердых или

жидких) тел (фаз) ,

приведенных

в соприкосновение.

Процесс прилипания - молекулярно-поверхностное явление, обуслов­

ленное свободным (избыточным ) силовым

полем

поверхностных

молекул. Адrезия измеряется силой,

или работой, отрыва, напри­

мер, жидкости 1 от твердого тела 3 по их общей поверхности раз­

дела. Данная работа, отнесенная к единице

площади

частности,

к 1 см2 ) , носит название коэффициента прилипания ер, являющегося

мерой

интевсивности прилипания, и

в

связи

с изложенным опреде­

ляется

уравнением (см. рис. 1 3) .

 

 

 

 

 

 

 

(48)

ибо при смачивании поверхности твердого тела жидкостью исче­ зают поверхности раздела жидкость-воздух и твердое тело-воз­ дух и появляется поверхность раздела жидкость-твердое тело.

Имея в виду (44) , найдем:

 

 

 

 

( 4 9)

Этим уравнением можно пользоваться

при

1 8 0° > 8 : > 0° .

В преде·

ле, при полном смачивании : с р = =2а12, т.

е. в

этом случае

силы

при·

тяжения между жидкостью и твердым телом, а также силы при­ тяжения внутри самой жидкости · одинаковы.

Из и,сследований сма•чи,вания на границе твердое те­

ло - жидк!Ость - ,воздух •следует два общих положения: данная жидкость тем лучше смачивает т.вердое 11ело, чем

меньше ее поверхностное натяжение на границе с воз­

духом и чем меньше разность полярностей на ранице

жидкость - Т1вердое тело,

т.

е.

чем

 

ближе ·они

по своей

·

р

· 1

р

оде дру

г ·

к

д

ру

г

у

.

 

молекуля ной

при

 

 

 

 

весьма чу,вст·вите.1 ь·

но

Омачи.вание твердой поверхности

изменяется

в

зависимости

от

образования

на этой

поверхности адсорбционного с.rюя поверхностно-актив­ ного вещесма.

Если в жидкость А, содержащую активно действую­

щее вещество, наносимую на твердое тело В, ввести ве­

щество С

промежуточной

полярности,

т. е.

PolA >

PolC > Pol

В, то такое поверхностно-активное

вещество

будет концентр,ироваться в

пограничном слое, т. е. ад­

сорбироваться на границе

раздела фаз,

,понижая по-

199

верхностное натяжение, уменьшая разность полярностей между граничащими фазами [101].

Повышение эффективности дейстВ1Ия дезинфекцион­ ных растворов может быть достигнуто, в частности, путем улучшения смачивания ими обрабатываемых по­

верхностей за счет добавок поверхностно-активных ве­ ществ (1 при у,словии сохранения их пер·воначальной де­ зинфи,цирующей способности) .

Повышение смачи,вания 11Вердой поверхности раст.во­ рами поверхностно-активных веществ сводится к тому, что, адсорбируясь на поверхностях раздела раствор -

воздух и раствор - твердое тело и снижая поверхно­

стное

натяжение

на

этих

границах

а12

и

а81

, они

вызывают увеличение величины cose, в пределе до­

водя

ее

до значения

cos е =

1 . В

пределе

0

-+ О

возникает

полное

смачИJВание,

и

ка1пля

жид1юсти,

нане­

сенная ·на mердую поверхность, растекает,ся в ,пленку. Покрывая в этом случае значительно большую поверх­ JЮсть (тем б6льшую, чем меньше значение краевого угла) , дезинфицирующая жидкость, содержащая добав­ ку поверхностно-активного вещества, при одном и том

же ·объеме сможет

оказать более

сильный эффект, чем

в о"Гсуте'Гвие такой

добавки.

,видно, чrо когда ж:ид­

Из приведенного iВЫШе рис. 14

кость смачивает твердое тело (рис. 14,а) поверхность соприкосновения обоих тел будет большей, нежели при несмачивающей жидкости (рис. 14,б) с тем же объемом ее. При обработке в целях дезинфекци,и или дезинсек­

ции в первом случае степень использования рас-гвора будет большей, расход препаратов - меньшим, усло­ вия ,- более щадящими для обрабатываемых ·предметов, производительность труда дез·инфекторов - выше и ги­ гиенические условия работы - лучше.

В ,природе нет «омачивающих» или «несмачи,вающих:. жидкостей. Все зависит от свойств соответствующей па­ ры жидкость - 'Гвердое тело. Например, ·вода сма'Чивает стекло, но не смачива·ет металлы. Ртуть ведет себя пря­ •мо протиrвоположно. Поэтому в целях снижения расхо­ да дезинфекционных средсТlв и сохранения товарных ка­

честв обрабатываемых поверхностей .необходимо заранее знать молекулярную природу тех и других. Это я,вляет­ ся научным обоснованием правильного выбора рецеп­ тур применяемых средств с тем, чтобы при их использо-

200

.вании всегда достигать хорошего смачивания ПО1Верхно·

стей.

 

 

 

 

 

факторов, следует также учесть,

Помимо отмеченных

что при

лучшем

смачивании раствором

жидкость будет

оильнее

связана

с

поверхностью

(см.

уравнение 49) .

Это особенно важно иметь

в ,виду при обработ,ке верти·

кальных повер ностей,

ибо при плохом

смачивании кап·

ли раС'Гвора, плохо удерживая·сь

поверхностью, будут

скаты1Ваться вниз,

не

обес-печивая

требуемой

экспози·

ци'И

при обработке.

 

[30]

водных

растворов

наиболее

Наши исследования

ра,спространенных дезинфекционных средств (хлорамин,

пергидроль, д;вутретиосновная соль гипохлорита каль·

ция,

формалин,

р-пропиолактон)

показали, что

большин·

ство

растворов

дезифектантов

представляют собой 'ПО·

ля·рные

жидкости,

и,меющие поверхностное натяжен.ие,

в ряде

случаев

равное поверхностному натяжению воды

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

или близкое к

нему. Так, для водных растворов пергид·

роля и

.ц.вутре11иосновной сол·и

гипохлорита кальция по·

верхностное натяжение их водных раСТ1Воров не зависит

от концентрации

и совпадает с поверхностным натяжени­

ем воды. Поверхностное натяжение хлорамина и форма·

лина несколько снижается

с увеличением концентрации.

Изучение молекулярной

,природы ряда ·поверхностей

(табл.

10) - обоев, сrроительных материалов,

тканей -

по ,их смачиванию

1Водой на границе

с

воздухом показа­

ло,

что исследованные поверхности

можно

разделить

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T a 6 .нi q a 10

Характери

с

тика

м

олекуляр

н

ой

при

р

 

 

 

 

оАЫ

: 1

Н в и м е иован11е

поверхности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Метлахская

плитка,

цемент,

бетон,

 

 

гипс, штукатурка,

неокрашенное

 

 

2

дерево .

. • . . . . . . . . .

 

 

Оконное

стек.10 . . . . . . . .

.

,

3

Дерматин . . . .

. .

. . .

.

.

4

Облицовочная

n:штка

.

(стеновая)

 

.

,

5

Линолеум

• . . .

.

 

• . . .

. . .

 

6

Белая жесть . .

.

 

. •

• . . . .

 

7

Дерево,

окрашенное

 

масляной

краской1

8

Сукно шинельное

. . . . .

. . .

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поверхностей

в

 

 

"

 

 

 

 

О

1

 

00

 

30

0,

87

 

55

0,

57

 

85

0

,

09

 

95

-0

,

09

1

98

-0

,

14

17

 

 

4

122

-0,53

201

(грубо

говоря)

на

три

группы.

К первой группе отно­

сятся материалы, объединенные тем овой-ством,

что при

нанесении

на

них капл

и ,воды

·наблюдается

 

полное рас­

текание

и

впитывание

ее.

 

Вторую гру,ппу составляют

гидрофильные

материалы,

 

на

 

которых

вода

образует

равновесный

 

краевой

угол

 

 

012

меньше

90

°

.

В

третью

группу

 

входят

гидрофобные

 

материалы,

для

которых

краевой угол

612 больше 90

°

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При анал·изе молекуляр,ной природы поверхностей

следует иметь в

виду,

что ряд

материало.в имеет МИ'КJро­

дисперсную

пористую

 

структуру. Пр.ирода

 

 

материалов

в целом будет ,за1висеть от ряда факторов:

характера об­

рабо-гки структу,рных элементов

(на1пример,

в

олокон тка­

ни) , наличия

и

природы напол·нителей (nроклейки, от­

делки

и

т.

п.) .

Поэтому,

оценивая природу материалов

по их смачи.ванию водой,

мы

получаем некоторую сум­

марную характеристику, что

с

приклад1ной точки зрения

имеет

З'Начительно больший интерес,

чем отдельные оп­

редел·ения.

 

в·ели•чины

равновесного краевого угла сма­

3-начение

чивания

не может

полностью

характеризовать матер:иал,

ибо при краевом угле меньше

90

°

материал

является

гидрофилыным,

однако ра,стекания при этом может не

быть, что с

точки зрения обработки нежелательно. Ис­

следование

-поведения воды на различных поверх•ностях

во времени

дает допол•нителыный матер·иал для характе­

ристики

при:роды

поверхностей.

Например,

 

 

на

оконном

стекле,

облицовочной

плитке

и дереве, окрашенном ма·с­

ляной краской,

краевой угол

не

изменя·е11ся во

времени.

Сравнителыно быстрое растекание

и

впитывание

на,блю­

дается на неокра.шенном дереве.

 

 

 

 

 

 

 

на раз­

Изучение

кинетики

растекания ка·пель воды

личных

поверхностях

и молекулярной природы различ­

ных дезинфектантов при сопоста1влени.и

тех

и

других

данных

показало,

что на большинстве поверхностей

трудно ож1идать равномерного их покрытия раствора'Ми

дезинфектантов,

близких по своей молекулярной приро­

це к ,воде

(•пергидроль

и

др.) .

В связ.и с

э-гим

на боль­

шинстве повер:юностей весьма

вероятно ожидать распро­

странения

явления локального

несмачивания.

 

Данный

,вывод

подтверждает,ся

результатами

исследований пове­

дения

расмора хлорамина

 

во времени на большом чис­

ле различных

образцов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

202

 

Таким

образом, поведение препаратов

на

различных

пов·ерхностях

определяется молекуляр·ной

природой

 

тех

и

других.

Помимо этого,

,предста,вляется рационалыным

во

iВСех случаях

при изучении биологической

актИ'Вности

препаратов,

 

в

пр.оцеосе

обработки

ими

поверхностей,

пред1Варительно исследовать их молекулярно-поверх­

ностные СiВОйства. Последнее даст

возможность

а

pri-ori

судить о

поведенИ:и препа·рата

на

той или

иной

поверх­

Н1Ос11и, в первую очередь iВ т.ом случае, когда препараты

применяются в аэрозольной форме.

 

 

 

 

 

 

 

5. ОБ РАБОТКА

ПО В ЕРХНОСТ ЕН П РЕ ПА РАТАМИ,

 

 

 

 

 

НАХОДЯ ЩИМ И СЯ В ТВЕ РДО Я ФАЗ Е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При обработке поверхностей .препаратами, находя­

щим,и,ся в порош1юобразном состоянии, имеет место рас­

пыление

заранее измельченного химиката.

В данном слу­

чае, как и для жид1костей, ·возникают д:в·е проблемы: ра1в­

номерность покрытия обрабатыiВаемых поверхностей и

фиксация препаратоо на них.

 

 

 

 

 

 

 

 

со­

 

Порошкообразные препараты - дусты обычно

 

держат небольшое количество (порядка нескольких про­

ден11оц}

актив·но ,п:ействующеrо

!!Вещесmа.

.'Основную

часть составляют инертные наполнители, свойствами ко­

rорых в значительной мере определяются качеС11Ва

ду-

сrоо.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чем лучше активно дейС11вующее вещество распреде­

лено среди

частиц наполнителя или на их поверхности,

 

 

 

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тем легче рав·нюмерно наiНести его на обрабатываемую

поверхность. Идеальным я,вляется та,кой дуст, в кото­

ром каждая частица наполнителя

равномерно

покрыта

химикатом. В отличие от эмульсий и суспензий

в

 

пр1и­

роде дусты

более по,ц,вержены

омыванию .щождем

и

·

уно­

су ветром

с

обработанных поверхностей.

 

 

 

 

Доба1Вление

к дустам

специальных веществ, улучшающих прилИ1Па­

ние крупинок к поверхностям, услож.няет технологию

производс- ,ва

дустов и способствует

их слеживаемости.

 

Степень

 

притюпания

(адгезии)

порошкообразных

препаратов

имеет сущесТ1венное значение,

так ка·к быст­

рое удаление

химиката с

обработанной ПО!Верхности

 

сни­

жает его

эффективность. ВоЗ'

никновен·ие

связи

между

поверхностными слоями

д,вух

разнородных

тел,

приве­

л:енных в соприкосновение (прилипание) ,

является

ре-

209

зультатом различного

рода молекулярных

взаимодейст­

вий.

Обычно

даже пр:и

тесном

соприюосновении Тlвердых

тел

адгезия

их сравнительно

мала

вследсТlвие

малой

истинной площади контакта, составляющей весьма

ма­

лую

долю от кажущейся

площади соприкосновения из­

за наличия неровностей.

 

(адгезия)

измеряется

силой,

Степень

прилипания

 

или

работой,

отрыва

на

единицу

площади онтакта.

Она

существенно

за,виоит

,от

физико·химичеоких свойств

по­

рошка и поверхности,

а

также

от влажности

воздуха,

продолжительности нахождения

порошка

на

поверхно­

сти, размеров частиц порошка.

 

 

 

 

 

 

 

Рост сил прилипания со временем в значительной

степени объясня·ет,ся

ростом со

временем

за,рядов

ча­

стиц вследств1ие постоянной 1юнтактной

электризации

[34]. Влияние влажности воздуха на величину силы при­

липания, возникающей

между

частицей порошка и •по­

верхностью, можн,о объяснить тем, что в зазоре

между

контактирующими телами образуется пленка

,воды за

счет

капиллярной конденсации паров воды. По-'Видимо­

му, капилляр.ная конденсация паров воды играет опре­

деленную роль и в процессе у величения сил прилипания

с увеличе·нием времени контакта частиц пыли с поверх­

ностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При уменьшении диаметра частиц порошка силы

прилипания возрастают.

 

 

 

Эффективность действия сил, вызывающих удале­

ние порошка с по.в·ерхности, зависит ,от напра'Вления их.

Наиболее эффективны в ·смысле отрыва частиц силы,

напра,вленные :вдоль поверхности, покрытой порошком.

В явлениях прилипа•ния порошкообразных тел рас­

сматривают два случая, характеризующие различные

условия нахождения частиц на оовер ности. В пер·вом

варианте, К!Огда прилипшие частицы не соприка•саются

между собой, речь идет о прилипании отдельных ча·стиц.

Второй случай соответствует прилипанию слоя порошка.

Прилипшие частицы соприкасаются между собой

и об­

разуют на

поверхности

один или несколько слоев. В

пер ­

вом случае

при отрыве

частиц

1

преодолеваются

порошка

силы прилипания,

,величина

которых

обусл,овли,вается

размерами

частиц

порошка, природ,ой контактирующих

тел и свойствами

среды, окружающей

запыленную по­

в·ерхность.

Во втором ,варианте, помимо указанных фак-

204

торов, оторвавшиеся частицы могут действовать на со­

седние

частицы, находящиеся с ними в контакте, и опре­

деJiять

отрыв 11юследних. Силы прилипания слоя порош­

ка к поверхности, когда сила отрыва

напра,влена

!Вдоль

запыленной плоскости, начинают

проявляться

для

частиц

диаметром меньше 1 00 мк. Силы прилипания

частиц размером больше 1 00 мк меньше веса самих

частиц

[43]. По мере уменьшения размеров последних

растут силы адгезии. При действии сил отрыва вдоль

поверхности в случае полидисперсной системы более крупные и менее прочно удерживающиеся частицы со­ скальзывают и увлекают за собой остальные.

Г n II в 11

X I

РОЛ Ь ФИЗИК ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРО В

ПРИ УНИЧТОЖЕНИИ ВОЗБУДИТЕЛ Я

ИЛ И ПЕРЕНОСЧИКА ИН ФЕКЦИИ В ВОЗДУХЕ

Обеззараживание воздуха

авязано

либо с

уничтоже­

нием

па-гогенноrо

начала ,в

бактериаль ном

аэрозоле,

J11ибо

·с раз·рущением бактериального

аэрозоля.

 

Унич-гожение микроорганизмов в ооздухе может быть

осущес11вленю за

счет ·воздействия

на

них электромаг­

н:итных колебаний выоокой час-готы

(

ультрафиолетовое

излучение, рентгеновы и 1-лучи), что свяэано с их по­

вышенной проникающей опоообностью вв1иду малой дли­

ны 1Вол-ны и выоокой энергией, кото·рой обладают юва·н­

ты данноrо в·ида излучения (фотоны).

 

 

Наряду с этим обеззараживание воздуха можно до­

стигнуть путем применения па·ров и создания ,высоко­

дисперсных аэрозолей некоторых бактерицидных препа­

ратов. Пю ·современным предста·влениям (48,

1 26], дей­

ствие бактерицидных веществ

на бактер·иат,ные аэрозо­

л•и обусловлено конденсацией паров

дезинфектантов на

вЗ'вешенных в воздухе микроорганизмах, играющих 18

данном случае роль ядер конденсации.

 

1. О&ЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ПРИ ПОМОЩИ ПАРОВ

Конденсап:ия па,ров ·в объеме на·сту.пает при опреде­ ленном пересыщении пара, ·называеМ10м критическим пе­ ресыщением [3]. Пересыщением пара П называется от­ ношение давления паров в газовой смеси Р к давлению насыщенного пара над плоской поверхностью Рн :

р

П = Рн .

(50)

Бели простра,нс'ГВО на·сыщено парами, то П = 1, если пары не насыщают объем, П < 1 и, наконец, для пересы-

206

щенного пара П> 1 . С понижением температуры газовой

смеси степень насыщенности парами пространства П бу­

цет возрастать, так как количес,mю паров, необходимое

для на·сыщения объема, будет понижаться. Последнее

обусловлено уменьшением давления насыщенных паров

при понижении температуры.

Таким образом, при ох­

лаждении газовой смеси ненасыщенный пар ·можно пе­

ревести вначале в насыщенный, а затем в пересыщен­

ный. Чем менее летуче 1Вещество, чем упруг.ость его на­

сыщающих паров при данной теМ1пературе меньше, тем

это легче осуществить.

 

При

соприкосновени и пересыщенного пара с поверх­

ностью

ядер конденсации ( в

интересующем нас слу­

чае - м·икроорrанизма·ми) избыточные ,пары выделяют­ ся из газа на их поверхности, т. е. конденсируются. При этом 1юнденсация паров ,в объеме наступает при опре­ деленном пересыщении пара, называемом критическим пересыщением Пкр s

(5 1 )

где Ркр - давление пара, соответствующее критическо­ му пересыщению.

Та·ким образом, для то110 чтобы им·ела меС'l'о Irонден­

сация паров в объеме, ,необходи1мо, чтобы ,пересыщение

пара П было больше или равнялось критическому пе­

ресыщению П кр ·

Так как давление

насыщенного

цара

вещес11ва

за-висит

от ,кривизны

его

поверхнос11и и

для

выпуклой

поверхности оно

больше,

чем для

плоской,

а для вогнутой

меньше, чем для плоской,

то для плоской

поверхности

Ркр =

Рн и Пкр

 

1

,

для вогнутой

Рк р < Р

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

11

и П кр< 1.

Для

выпуклой

поверхности,

которую

име­

ют мельчайшие центры конденса ии, Ркр > Ри и

Пкр > 1 .

С последним связано то, что конденсация паров в объе­

ме происходит только ,в пере·сыщенном паре, так как,

для того чтобы па·р конденсир,овал,ся на центрах

конден­

сации,

и1меющих выпуклую

поверхность,

его пересыще­

ние П

кр

должно

быть больше

единицы.

 

 

 

Исключение

составляют

случаи,

когда пар способен

т

 

 

,

веществе, из

 

которого

состоят

центры

рас воряться

в

 

конденсации.

В

этих условиях

 

конденсация паров 1В

объ­

еме может иметь место при

Пкр

< 1 .

 

 

 

 

207

Критическое пересыщение па,ра П кр зависит от при­ роды паР'ов и от температуры, а также от характера га­ зовой фазы. С увеличением температуры, а особенно при наличии твердых частиц и ионов, величина критиче­ ского пересыщения уменьшается.

2. ОБ ЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ПРИ ПОМОЩИ АЭРОЗОЛЕЯ

Обеззараживание ,воздуха также может быть осу­

щес11влено путем ,введения выоокодиапер·сных аэрозолей

некоторых бактерицидных

препаратов. В этом елучае

контакт между препаратом

и

микроорганизмами ,может

быть достигнут за счет явления изотермической пере­

гонки. Вместе

с тем последняя я·вляется одной из при­

чин

 

неустойчивости

аэроэолей

с

жидкими

 

частицами

(тума:нов).

обу,словлено

,разл·ичием

в

давлении

насы­

Явление

щенноl)о

пара

над ка,плями

жидкости

разного

размера.

Кол•ичес11венно

изменение

упруrости

паров

над

каплями

с изменением

их радиуса описы ается

формулой

Кел ,-

вина

:

 

 

 

 

( ....!_ _

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[п Р2 =

 

p RT

Г2

 

_ ! _ )

 

 

 

 

(52)

 

 

 

 

 

Р1

 

 

 

Г 1

'

 

 

 

 

 

где

 

Р1 и

Ра .:..._ давления

 

насыщенного

пара

над

двумя

 

 

 

 

 

каплями данной жидкости с радиусами

а

 

 

 

соответственно r1 и r2;

 

 

 

 

 

 

- ,поверхностное натяжение жидкости;

 

 

 

 

µ - молекулярный :вес :Жидкости;

 

 

 

 

 

 

 

 

р

- ;ПЛОТН О С Т Ь жидк;ости;

пос11оянная;

 

 

 

 

 

R

- универсальная газо.вая

 

 

 

 

 

Т

- абсолютная температура.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если r1 > r2,

_то Р1 < Р2,

так как в

правой ча·сти равен­

ства

все величины ·сами по себе положительны.

 

 

Ввиду

большего давления пара

над

малой

частицей,

чем

 

над

более

крупной,

 

ооздается

 

тенденция

к испаре­

нию

п вых

и

конденсации избытка

11Iаров

на

последних.

Вследст.вие

развитой

поверхности

раздела

фаз

процесс

изотермической перегонки идет

 

сра,

внительно

быстро, да­

же

если

абсолютные

да,вления

napa·

над

частицами, а

тем

более различия ,в

давлении

пара

над частицами не­

одинакового

радиуса

имеют

малые

значения.

 

 

 

208

Из ,приведенного уравнения (52) видно,

что

обезза­

. раживание воздуха ,при использовании аэрозолей может

быть успещным,

если применяются туманы

 

-

·с частицами

меньшими,

чем

частицы бактериального аэрозоля. Мик­

робы же

вз•вешены 18 воздухе в

большинстве случаев

!В виде отдельных клеток или с оплений из нескольких

частиц. Теоретически нижняя граница размер,ов частиц

бактериальных аэрозолей лежит, по-видимому, 1В

преде­

лах 1 - 5 мк. Из изложенного следует, что для

обезза­

ражи.вания воздуха должны применяться высокодис­

персные аэрозоли. Этот ·вывод ,вытекает как из возмож­

ности ,щостижения контакта между

дезинфектантом и

м·икробом, так и из соображений

седиментационной ус­

rойчивости применяемых аэрозолей.

 

 

 

Вторым важным требованием является монодисперс­

ность используемых аэроэолей. В протRВном случае бу­

дет иметь мес110 конденсация ,паров не только на бакте­

рю1.льных клетках, но и на более кр}'lпных каплях дезнн­

фекта1нта, что .приведет к их осаждению и ,потере хими­

ката.

 

 

 

 

 

 

В практике дезинфекции обычно применяются рас­

творы активно действующих веществ. В случае, если

аэрозольные частицы представляют собой раствор, оди·н

из компонентов ·которою является значительно менее

летучим, чем другие, при иопарении частиц аэрозоля

меняет,ся не только их размер, и.о и соста,в. Изменение

концентрации сказывается на упругости пара в проти­

воположном напра·влении по сра•внению

с действием

уменьшения радиуса, посколь1_<у испаряются 18

пер·вую

 

 

,

 

 

 

 

очередь лег1юлетучие компоненты. Тем самым создается

условие для равновесия аэрозольной частицы раствора,

т. е. прекращения изотермической

перегонки [1 19]. След­

ствием отмеченного я,вляется то, что для получения

аэрозолей,

предназначенных для

обеззараживания воз­

духа, целесообразно использовать

раств,оры, компонен­

ты которых имеют близкую друг к другу летучесть.

3. ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ПУТЕМ РАЗРУШЕНИЯ

 

 

БАКТЕРИАЛЬНЫХ АЭРОЗОЛЕЯ

 

 

 

 

Вторая группа методов борьбы с микробной обсеменен­

ностью воздуха связана с ускорением

естественны про­

цессов разрушения аэроз.олей путем

увеличения скоро-

209

сти

их седиментации и коагуляции. С1юрость оаrуля­

ции

аэрозолей может быть величена путем искус,с11вен­

ной

ионизации

1Воздуха [ 1 6], конденсации на частицах

в·одяноr,о пара

[33], ооздействия звукового поля

[1 1 3].

 

Добиваясь более быстрого осаждения частиц, следует

иметь в

виду возможность

вторичной микробной

обсеме­

ненности воздуха, которая

может

возникнуть за

счет ин­

тенсивного перемещения его. Поэтому наряду с интенси­

фикацией коагуляции бактериального аэрозоля должны

быть приняты меры по связыванию и обеззаражи,ванию

осевших микроорганизмов. Поскольку речь идет об

осаждении скоагулированных частиц под дейс11вие.м си­

лы тяжес11и, оно может иметь место лишь на гориз·он­

тальные поверхности. В связи с этим обрабатываться

должны

rолько

горизонтальные

поверхности. В

 

приме­

няемые

препараты следует включать вещест.ва,

обла­

дающие бактерицидным действием, и химикаты, обеспе­

чи1вающие липкость композиции.

 

Препа·раты

должны

быть способны к мгновенной адгезии при незнач•итель-

1юм да,влении с сохра·нением данного свойства в течение

определенного времени. Для этой цели могут быть ис­

пользованы формы, включающие минеральные масла.

 

Для

разрушения бактериальных аэрозолей на прак­

тике

также ,применяют меrоды, осно1ванные на фильтра­

ции

аэрозолей через пористые фильтры. Для удаления

из 1Воздуха частиц размером порядка 1 мк и меньше

обычно

пользуются волокнистыми фильтрами. В

подоб­

ных фильтрах средний диаметр пор фильтрующего ма­

териала

, больше, чем размеры осаждаемых частиц. В

данном

случае

осаждение аэроэолей выз1вано

 

не от­

се№вающим действием собственно фильтро·вальноr,о ма­

териала, как, на·пример, при отделении крупных

частиц

материалов, пропускаемых через сита, ячейки коrорых

меньше ·частиц.

Бели бы фильтр действовал только как

сит.о, то он очень о оро забивался бы и пр,иобретал

слишком высокое гидравлическое сопротивление воз­

душному ;потоку. Поэтому употребляющиеся на практи­

ке

волокнистые фильтры

имеют

высокую порис11ость,

и

расстояние между волокнами

в

них велико по срав­

нению с размерами улавлИiваемых частиц.

 

 

 

Основную роль при осаж.дении частиц в процессе

прохождения аэрозоля через фильтрующий материал иг­

рает

сrолкновение частиц

со стенками непроницаемых

210

для газов и аэрозолей твердых элементов

фильтрующе­

го материала

 

 

 

 

 

 

 

,

 

,

- его волокна,ми [29]. Достигнув волокон

 

частицы прилипают к их

поверхнос-ги.

Однако

при

слиш­

К'ОМ

больших

скоростях

воздушного

потока

они

могут

быть

сор,ваны

и унесены.

Так как в·се

частицы,

сопри­

коону,вшиеся с волокном,

прилипают к

его

поверхности

,

основная зада·ча сводится

к

тому, Ч'I'обы

привес-ги ча­

стицу в сопрююсновение

с волокном.

 

Э-го может быть

достигну'I'о благодаря прямому ка,санию

с

волокнами,

броуновшrой диффузии, дейс-гвию инерционных и грави­

тационных сил, электрическому притяжению

[ 1 30]. По­

ложительным

фактором,

обусловливающим

работу

фильтра, является то, что в

нем струи воздуха вынуж­

дены д,вигаться вдоль переплетенных ,волокон длинными и весьма иск·ривленными путями. В овязи с удлинением пути и его из,вилистостью у медленно диффундирующих ча,стиц аэрозоля появляется возможность достигнуть

.поверхности :волокон. Чем мельче частицы, тем в более интенсивном брюунов-с ом движении они находятся, тем быстрее диффундируют и тем больше имеют возмож­ ность за время нахождения в толще фильтра достигнуть поверхности ,волокон. По мере увеличения раз,мера ча­ стиц шюрость их диффузии уменьшается, но пр·и эrом у величи,вается действие инерционных сил. С.ледова­ телыно, для более к·рупных частиц аэрозолей гла,вным фак'I'ором, обусл·овливающим ула,вливание их фильтром, является инерция, для более мелких частиц - диф­ фузия.

Очевидно, труднее всего уловить ча,стицы некоторого промежу11очного размера - ·слишком крупные, чrобы испытывать интенсювное броуновское движение и в то же время ·слишком мелкие, чтобы на них заметтным об­ разом сказалось дейс11вие инерционных •сил. Помимо размера частиц, суще<е"Гвенное значение имеет ;скорость фильтрации. С увеличением скорости, как и ·величины частиц, эффек-гИ1вность диффузионного осаждения умень­ шае'Гся, а эффеК'11И,вность инерционного осаждения уве­ личивается. :Гаким образом, частицы некоторого опре­

деленного размера должны наиболее

ле ,ко

проходить

через фильтр при данной с1юрости и

данном диаметре

волокон. Размер наиболее проникающих частиц зависит

от скорости фильтрации,

диаметра волокон,

плотности

у:па1юв·ки фильтрующего

материала.

 

 

Наиболее важными

практическими параметрами, оп ­

ределяющи,ми свойства ·вол,окнистых фильтров, являют­

ся эффективность осаждения и перепад давJiения на

фильтре

(rидра,влическюе

сопроm,влеиие

lвоздущному

потоку). Фильтр будет тем лучше, чем выше процент

ула1вливаемых им частиц и чем меньше его гидравли­

ческое сопротивление.

Последнее прямо

пропорциональ­

но скорости фильтрации воздуха. По мере работы

фиJ1ы­

ра и накопления в нем осевших частиц

его гидравличе­

ского сопротивления увеличивается. В связи с этим во

избежание излишних энергетических затрат на фильт­

рацию воздуха

и снижения

произв·одительности фильтра,

а также

возможности механических повреждений ,сопро­

тивление фильтрующего материала следует пе·риодиче­

ски снижат . удаляя осевшие ча,стицы.

 

 

 

 

 

В заключение необходимо подчеркнуть, что оседающие

в процессе фильтрации ча·стицы существенно

улучшают

фильтрующую способность материала. Уже с

первых

минут

прохождения воздушного потока через

фильтр

последний начинает покрываться осевши,ми частицами.

что

сопровождается весьма быстрым poc'I'loм эффекти,в­

ности осаждения. Это ,связано с тем, что уловленные ча­

стицы образуют вторичную пористую структуру, в свою

очередь уча,ствующую в ,пр·оцессе фильтрации. Будучи

образованной мелкими частицами, она обладает порами

меньшего размера, чем поры, образуемые волокнами.

Эти

свойства

слоя частиц, во-первых, обеспечивают

при достаточной толщине его значительное повышение

эффективности

улавливания, во-вторых, являются при­

чиной

 

увеличения

гидравлического

сопротивления

фильтра.

 

 

 

 

 

 

 

 

Из

сказанного следует, что фильтрующей пористой

средой

необходимо считать как фильтрующий

материа.1,

так и частицы диопер·сной фазы аэрозоля,

осевшие в

фильтре.

в виду изложенное, для снижения

микробной

Имея

обсемененности

воздуха, по-видимому, можно

использо­

вать пылесос, несмотря на то. что применяемый в нем

фильтр

обычно

изготовляется из крупнопористой хлоп­

чатобумажной ткани. Однако при эrом .,щолжна быть уч­ тена возможность появления интенсивных конвею:11ион­ ных токов в помещении, что может привести к подъему осе,вшей пыли.

212